Перезаряда паразитных

В момент времени t 1 потенциалы на базах транзисторов изменятся скачком ( 10.19,6) и начнутся процессы перезаряда конденсаторов: С1 по цепи R3—C1-V2 и С7' по цепи R2—C1-V2 до противоположной полярности. При достижении потенциалом на левой обкладке конденсатора С1 'Нулевого значения транзисторы вернутся в первоначальное состояние: VI — открыт, V2 — закрыт. В дальнейшем процесс повторится.

В рассматриваемой схеме коммутирующий конденсатор включен параллельно нагрузке только в момент его перезаряда. На частотах выше 400 Гц влияние отсекающих диодов уменьшается, так как время перезаряда конденсаторов становится сравнимым с периодом переменного напряжения на выходе инвертора. Кроме того, коммутирующий дроссель LK по окончании коммутации тока оказывается закороченным через тиристоры. Так, при передаче тока, например, с тиристоров ТР\ и ТР% на тиристоры ТРз и 1Р\ верхний коммутирующий дроссель закорачивается через тиристор ТР3 и диод Дз, а нижний — через тиристор ГР4 и диод Д$. В случае идеальных тиристоров инвертор может опрокинуться. Для улучшения работы на повышенных частотах в инвертор вводят дополнительные цепи, предотвращающие накопление энергии в индуктивных элементах.

Преобразователи напряжения в частоту обычно выполняются как управляемые мультивибраторы с емкостной связью ( 24-19), в которых частота определяется скоростью перезаряда конденсаторов от источника управ-ляющего напряжения, и с маг-нитной связью ( 24-20, о), иначе называемые мультивибраторами Ройера [Л. 238], в которых частота определяется скоростью перемагни-чивания сердечника от одного насыщенного состояния до другого ( 24-20, в). Скорость нарастания потока в сердечнике определяется

перезаряда конденсаторов С\ и С2, определяются по формуле (10.2), которую обычно используют для расчета емкости конденсаторов С\ и Ci'.

Таким образом, длительность импульса определяется временем перезаряда конденсаторов до момента отпирания диода, а нестабильность длительности импульса—нестабильностью момента отпирания. В общем случае длительность процесса перезаряда конденсаторов является сложной функцией параметров схемы ИМЭ; при тм1 =

При выполнении этого условия длительность паузы определяется только длительностью процесса перезаряда конденсаторов моста, т. е. выполняется условие, полученное при упрощении соотношения (6.33): /п ^ тм 1п2.

Потенциал базы транзистора Тъ, присоединенной к резистору Klt будет положительным относительно эмиттера, так как напряжение, подаваемое от шины источника питания — ?к, к которой присоединяется база транзистора 7^, компенсируется падением напряжения иа резисторе ftv Конденсатор С^ будет разряжаться и стремиться перезарядиться до напряжения, равного Ек — !KOR«i = мс («>). Процесс перезаряда конденсаторов от начального напряжения на пластинах L/C (0) до установившегося значения Uc (<») описывается известным уравнением *

1. МДП-транзисторы и IGBT — это приборы, управляемые напряжением, однако для увеличения входного напряжения до оптимального уровня (12... 15 В) необходимо обеспечить в цепь затвора соответствующий заряд 2 Динамические характеристики переключения определяются скоростью перезаряда конденсаторов транзистора. Минимальные времена обеспечиваются в режиме перезаряда постоянным динамическим гоком. 3. Для ограничения скорости нарастания тока в режиме малых нагрузок и уменьшения динамических помех необходимо использовать последовательные сопротивления в цепях затвора.

В зависимости от состояния транзисторов в процессе перезаряда конденсаторов потенциалы точек К1 и К2 изменяются от нуля (соответствующий транзистор открыт) до —?н (соответствующий транзистор закрыт), а потенциалы точек Б1 и Б2— соответственно от +ЕК до нуля. В действительности при закрытом, например, транзисторе VT1 потенциал точки К1 равен —Ек, а потенциал точки Б2— нулю. Если VT1 открывается, то потенциал точки К1 становится равным нулю, т. е. получается приращение на -f EK. Напряжение на конденсаторе С/ мгновенно измениться не может, поэтому потенциал точки Б2 получает такое же приращение и становится равным -\-ЕИ. Мультивибратор действует следующим образом.

Временная диаграмма на 49.13 соответствует этому случаю. Под действием тока перезаряда конденсаторов РУС (см. 49.13) сработает и через время, достаточное для перезаряда конденсаторов, кратковременно разомкнет контакт РУС1 и замкнет контакты РУС2 и РУСЗ на время, достаточное для полного разряда считывающего конденса-

тора Ссч на резистор Д2 и срабатывания счетчика импульсов СИ. После затухания тока перезаряда конденсаторов и срабатывания СИ РУС вновь подключает незаряженный конденсатор Ссч к заряженному конденсатору Сзап. Под действием вновь возникающего тока перезаряда конденсаторов РУС может'опять сработать.

что затруднительно. Однако с учетом того, что в практических схемах ключ отпирается сравнительно медленно нарастающими импульсами, анализ переходных процессов можно упростить, пренебрегая токами перезаряда паразитных емкостей Спз, шунтирующих выходную цепь ключа. В первом приближении влияние этих емкостей можно учесть в виде сдвига во времени на тс = Cn3R т выходного потенциала, определив последний по формуле

Включение повторителя способствует увеличению нагрузочной способности элемента и повышению его быстродействия. Нагрузочная способность возрастает, так как уменьшается выходное сопротивление элемента в состоянии логической 1: в схеме без повторителя оно равно RK, а при включении повторителя уменьшается в $N раз и становится равным ЛЦ/РДГ. Снижение выходного сопротивления способствует и повышению быстродействия элемента, так как уменьшается время перезаряда паразитных емкостей, шунтирующих выходную цепь эмиттер-ного повторителя.

После отпирания диода, когда наступает ограничение сигнала, переходные процессы устанавливаются относительно быстро, так как заметно уменьшается постоянная времени перезаряда паразитных емкостей и резко сокращаются пределы изменения выходного импульса (поскольку наступает ограничение его амплитуды).

Параметр А = РСр*аср называют работой переключения. Значение А для большинства типов логических элементов примерно одинаково. Объясняется это тем, что уменьшение времени 4ср требует перезаряда паразитных емкостей элементов большим током, а увеличение тока приводит к росту Рср.

1) значительная потребляемая мощность. Необходимость быстрого перезаряда паразитных емкостей приводит к использованию малых коллекторных нагрузок Rt и R% (порядка 300 Ом), т. е. к работе с большими коллекторными токами (при малой коллекторной нагрузке получить заданный уровень выходного напряжения можно только за счет увеличения тока). По той же причине приходится использовать и небольшие (порядка 1,5Юм) эмиттерные сопротивления R& и Rg выходных каскадов. На этих сопротивлениях рассеивается значительная мощность. Потребляемая элементом мощность имеет порядок 50 мВт при напряжении питания Е — (5 — 5~2) В;

Скорость изменения потенциалов на анодах и сетках ламп, т. е. скорость срабатывания полувибратсра, определяется скоростью перезаряда паразитных емкостей.

На стадии формирования плоской вершины переходный процесс определяется постоянной времени накопления т„, которая характеризует продолжительность установления рекомбинации носителей заряда, и временем перезаряда паразитных емкостей. В ключе на биполярном транзисторе эта стадия начинается после насыщения транзистора. В диодных ключах эта стадия начинается тогда, когда прекращается изменение управляющего сигнала. Длительность времени установления заряда в базе транзистора или диода можно оценить по формуле /уст = = (2 ... 3) т„. В ключевых элементах на униполярных транзисторах стадия формирования плоской вершины наступает после того, как транзистор начинает работать в крутой области вольт-амперной характеристики. Длительность времени установления определяется временем перезаряда паразитных емкостей.

В настоящее время в быстродействующих ограничителях используются импульсные диоды с сравнительно узкой базой и малым объемным сопротивлением, изготовленные из полупроводникового кристалла с малым временем жизни. В импульсных диодах переходный процесс устанавливается за десятки наносекунд, что значительно меньше времени перезаряда паразитных емкостей, входящих в схему ограничителя. Поэтому при расчетах схем микросекундного диапазона инерционностью полупроводникового диода, определяемой временем установления заряда в базе, можно пренебречь.

Качество ограничения импульсных сигна- УстРанения ^"„"^JJ"" лов характеризуется длительностями фронта и среза выходного импульса, которые в последовательном диодном ограничителе определяются постоянными времени перезаряда паразитных емкостей при открытом диоде

Второе условие, лимитирующее величину /?0гр> связано с постоянной времени тпр перезаряда паразитных емкостей С0 = Сн + См -f-+ ?ni + Спг — 65 пФ (сумма монтажной емкости и емкостей переходов диодов CD) и Сп2 принята равной 15 пФ). При #01,р = 10 кОм; 7?н= = 10 кОм

1. Рассчитываем постоянную времени перезаряда паразитных емкостей