Запирающей полярности

напряжения на резисторе R$, что будет способствовать дальнейшему открыванию транзистора Tt и запиранию транзистора Т\г- Когда напряжение на транзисторе Тц станет равным напряжению пробоя стабилитрона Дг, ток базы транзистора Tt потечет по цепи Дз — Rt. Транзистор Tt войдет в режим насыщения, перехватит на себя весь ток токостабили-зирующего двухполюсника, а составной транзистор закроется. После устранения перегрузки или короткого замыкания схема остается «защелкнутой». Для восстановления работы стабилизатора необходимо нажать и отпустить кнопочный выключатель S.

Релейный стабилизатор со стабилитроном работает таким образом. При подаче постоянного входного напряжения 1/вх регулирующий транзистор 7\ открывается. Благодаря наличию индуктивной катушки ?ф, ток через которую не может изменяться скачком, напряжение на выходе стабилизатора будет постепенно увеличиваться. Соответственно в блоке сравнения начнет увеличиваться напряжение РС/ВЫХ, где р — коэффициент деления резистивного делителя RaR^R^. При некотором значении этого напряжения стабилитрон Дх открывается, что приводит к отпиранию транзистора Т3 и запиранию транзистора Т2, так как транзистор Т3 закорачивает его вход. В свою очередь, транзистор Г2 запирает регулирующий транзистор 7\. После этого напряжение на выходе стабилизатора и в блоке сравнения начинает уменьшаться. При определенном значении $Uвых стабилитрон Д^ закрывается, что приводит к запиранию транзистора Т3 и отпиранию транзисторов Т2, Т-±. Далее все процессы повторяются.

в, результате чего в выходном напряжении формируется крутой передний фронт. На этом заканчивается первый этап работы преобразователя. Возросший скачком ток i'Kl приводит к изменению магнитной индукции сердечника от значения —Вг, при котором трансформатор находился в начале рассматриваемого этапа работы, до значения +ВГ. При этом в сердечнике появляется магнитный поток Ф, изменяющийся практически по линейному закону. Достигнув участка насыщения +ВГ, скорость нарастания магнитного потока уменьшается. Уменьшаются и э. д. с., наводимые в обмотках w'x, Шос, в результате чего появляется небольшой коллекторный ток t'K2 в запертом ранее транзисторе Т2, а коллекторный ток iKl транзистора Тг несколько уменьшается. Направление м. д. с. в сердечнике изменяется на противоположное. Начинает действовать положительная обратная связь, что приводит к запиранию транзистора 7\ и отпиранию транзистора Тъ. Далее процессы повторяются вновь. Необходимо отметить одну особенность работы конвертора с самовозбуждением, которая заключается в том, что выпрямляется не синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц, а переменное напряжение прямоугольной или близкой к ней формы с частотой, доходящей до 50 кГц. Силовые же диоды, применяемые в выпрямителях, имеют, как известно, инерционные свойства. Поэтому при выпрямлении напряжений с крутыми фронтами выпрямительные диоды в моменты времени, когда фронты нарастают и происходит спад импульса, теряют свойства .односто-

Состояние насыщения неустойчиво и долго продолжаться не может. Как только ток коллектора перестанет увеличиваться, прекратится действие положительной обратной связи и начнется разряд конденсатора Сб. Причем, если ток заряда вызывал падение напряжения на резисторе R6 в полярности минус на базу, плюс на эмиттер, то при разряде напряжение оказывается приложенным в полярности плюс на базу, минус на эмиттер, что приводит к запиранию транзистора.

Уменьшение зарядного тока конденсатора С2 приводит к уменьшению тока транзистора VT2, что еще больше увеличивает ток заряда конденсатора С1. В какой-то момент времени заряд конденсатора С2 совсем прекращается и начинается его заряд через транзистор VT1 и сопротивление R2. При этом падение напряжения на резисторе R2 меняет знак и становится запирающим. Это в итоге приводит к запиранию транзистора VT2 и полному отпиранию транзистора VT1.

ТТЛ-вариант конструктивного исполнения схемы ИЛИ-НЕ на биполярных транзисторах приведен на 99, в. Из рассмотрения рисунка видно, что схема объединяет в себе двухвходовый элемент ИЛИ ( 98, а) и инвертор НЕ (см. 96, б). Если на входах Л и В действуют напряжения логических 0, то переходы база—эмиттер транзисторов VT1 и VT4 открыты и через них протекает ток, минуя переходы база—коллектор. Вследствие этого заперты суммирующие транзисторы VT2 и VT3. Поэтому на базу транзистора VT5 через резистор R4 подается напряжение питания, полностью его отпирающее, в результате чего на выход Q поступает положительное напряжение, соответствующее логической 1. Транзистор VT6, включенный параллельно выходу Q, при этом заперт и тока не проводит, ибо на его базу не подается напряжение (с резистора R2). Если хотя бы на одном из входов А или В действует напряжение логической 1, один из суммирующих транзисторов VT2 или VT3 отпирается, напряжение в точке соединения их коллекторов резко падает, что приводит к запиранию транзистора VT5 и на вход перестает поступать положительное

Рассмотрим режим записи. Пусть первоначально транзистор VT1 насыщен, а транзистор VT2 закрыт. Одновременно с подачей импульса выборки на шину X' повышают напряжение на базе транзистора VT3 и понижают напряжение на базе транзистора VT4. Тогда VT4 запирается и большой ток генератора /у течет через управляющий эмиттер 322, переводя транзистор VT2 в режим насыщения и понижая напряжение на его коллекторе. Это приводит к запиранию транзистора VT1. В то же время на управляющем эмиттере 512 будет обратное напряжение из-за повышения напряжения на базе VT3 и, следовательно, на шине У.

• Если на одном из входов многоэмиттерного транзистора МТ\ появляется низкий уровень (сигнал 0), то транзистор Тч закрывается, что приводит к запиранию транзистора Ts- При этом транзистор Гз работает как эмит-терный повторитель, на базу которого через резистор /?2 подается высокий уровень от шины питания +?„,

Наличие отрицательного напряжения на базе приводит к запиранию транзистора. Напряжение на выходе формирователя скачком возрастает до ывых = Е! — IKORK « +Ei-

Если входной (управляющий) сигнал Uy отсутствует, то под действием напряжения смещения UCM транзистор VT1 окажется в состоянии отсечки (закрытым), а транзистор VT2 перейдет в состояние насыщения, т. е. откроется, так как коллекторное напряжение транзистора VT1 через резистор R1 попадет на базу VT2. Напряжение на выходе 1/вых будет близко к нулю. При подаче достаточного отрицательного напряжения Uy 2* Ucp на вход транзистора VT1 последний начнет открываться, его коллекторное напряжение снизится, что приведет к запиранию транзистора VT2 напряжением смещения 1/см. А это повлечет за собой скачкообразное увеличение коллекторного напряжения транзистора VT2, которое через резистор R2 попадет на базу транзистора VT1 и обеспечит его переход в насыщенное состояние. На выходе появится напряжение 1/вых. Параметры схемы рассчитаны так, что одного только коллекторного напряжения транзистора VT2 недостаточно для удержания транзистора VT1 в насыщенном состоянии. Поэтому, как только входной сигнал уменьшится до значения Uy ^ 1/отп, транзистор VT1 выйдет из состояния насыщения, напряжение коллектора попадет через резистор R1 на базу транзистора VT2 и откроет его. Реле вернется в исходное состояние с нулевым напряжением на выходе. Таким образом, это реле преобразует плавно изменяющийся входной сигнал в дискретный выходной сигнал установленного уровня. Диаграмма работы реле представлена на 23-3,6.

ток уменьшился, на базовой обмотке трансформатора наводится э. д. с. с полярностью, способствующей запиранию транзистора, и в схеме развивается обратный блокинг-процесс, в результате которого транзистор запирается. Запертое состояние транзистора обеспечивается напряжением на емкости С, полученным в результате заряда емкости базовым током. После запирания транзистора его базовый ток мешяет направление и имеет величину /б = = — /Кбо~0- Емкость С лачинает перезаряжаться через резистор цепи базы /?б по экспоненте с постоянной времени т— /?бС, стремящейся к величине — ?<>.

Если на затвор подается напряжение в запирающей полярности (положительное на n-затвор и отрицательное на р-затвор), то в зависимости от его значения в канале (п—р-переходе) возникает обедненный носителями заряда слой (показанный на 17, а, в пунктирными линиями), являющийся практически изолятором. Изменяя напряжение на затворе (см. 17, а) от нуля до некоторого достаточно большого напряжения, называемого напряжением отсечки (запирания), можно так расширить

объем полупроводника, занимаемого п—р-переходом, что он займет весь канал и перемещение носителей заряда между истоком и стоком станет невозможным — транзистор полностью закроется (что хорошо видно из рассмотрения вольт-амперной характеристики полевого транзистора, приводимой на 17, д). В отличие от биполярных транзисторов, управляемых током, полевые транзисторы управляются напряжением, и, поскольку это напряжение приложено к управляющему п—р-переходу в обратной (запирающей) полярности, то ток в цепи управления практически не протекает (при напряжении 5 В ток управления не превышает 10~10 А). Условные графические изображения полевых транзисторов с «-каналом и р-каналом приведены на 17, б, г.

Если на затвор полевого транзистора подавать напряжение не в запирающей, а в прямой, отпирающей полярности, то его характеристика существенно изменяется — вместо управления напряжением транзистор будет управляться током. При этом эффект изменения объема п-—р-перехода будет мал и управление сопротивлением канала может производиться только за счет изменения его удельной электропроводимости, что достигается изменением числа вводимых в канал носителей заряда. Полевые транзисторы, работающие с отпирающим напряжением на затворе, называются однопереходовыми транзисторами.

Устройство четырехслойного тиристора и его эквивалентные схемы приведены на 20, а. Внешнее напряжение от источника питания подается на верхний (анод А) и нижний (катод К) слои в полярности: плюс на ргслой и минус — на %-слой. При этом на средний %—р2-переход напряжение подается в запирающей полярности, вследствие чего через тиристор протекает лишь сравнительно небольшой ток /а ( 20, г). По мере увеличения анодного напряжения Ua энергия носителей заряда, проходящих через запертый %—р2-переход, возрастает, пока не оказывается столь большой, что возникает ударная ионизация атомов полупроводника в зоне пг—р2-перехода, ток резко — лавинообразно — увеличивается и сопротивление тиристора становится весьма малым. Процесс включения тиристора можно трактовать и по-другому: эквивалентная схема тиристора может быть представлена в виде двух последовательно-параллельно включенных биполярных транзисторов (см. 20, б, в) со структурой рг—пг—р2 (где рх — эмиттер Эг\ % — база Б^, р2 — коллектор /d) и пг— Ра—пъ (гДе % — коллектор /<С2; Р2 — база ?2; да — эмиттер 32), вследствие чего коллекторный ток одного транзистора является базовым током другого. Это приводит к тому, что если в цепи базы одного транзистора появится ток, то появится усиленный ток и в его коллекторной цепи, который пойдет в базу второго транзистора и после усиления попадет опять в базу первого транзистора, и процесс вновь и вновь будет повторяться, пока оба транзистора не откроются полностью и падение напряжения на них не уменьшится до 1—2 В. Таким образом, можно говорить о том, что включение тиристора обусловлено положительной обратной связью: воздействие с выхода системы вновь и вновь усиленным

Выключение тока в двухэлектродиых тиристорах (динисторах) возможно разрыванием цепи питания, уменьшением тока меньше некоторой величины /выкл (см. 20, г) или подачей на анод А обратного запирающего напряжения. Тиристоры и бинисторы могут выключаться подачей импульсов в запирающей полярности на базы. Четырехслойны.е тиристоры имеют практически одностороннюю проводимость и могут применяться для выпрямления переменных токов. Однако, если тиристор выполнить пятислой-ным, то он может работать при любых полярностях приложенного к аноду напряжения, т. е. его вольт-амперная характеристика будет симметричной, зеркально повторяясь в третьем квадранте. Такого вида тиристоры, называемые симмисторами, применяются в цепях переменного тока, позволяя стабилизировать или регулировать его значение в широких пределах.

Когда свет действует на базу фототранзистора, например, р—п—р-типа, в ней генерируются дырки и электроны. Если база имеет р-проводимость, то электроны уходят на коллектор (на который подано напряжение в запирающей полярности), а дырки остаются в базе, создавая в ее объеме некомпенсированный положительный заряд, вследствие чего в базу начинают поступать электроны из эмиттерной области. Некоторая часть электронов рекомбинирует с дырками, но большая их часть уходит на коллектор, образуя усиленный во много раз ток значительной величины.

Фотодиоды могут также использоваться в фоторезистивном режиме. При этом к фотодиоду подводится напряжение запирающей полярности. Если свет падает на п—р-переход, то в нем образуются электроны и дырки, уходящие в р- и n-области. Поскольку к фотодиоду приложено напряжение запирающей полярности, образующиеся электроны поступают в га-область, откуда уходят к плюсу батареи. Не задерживаются в р-области и дырки, уходят к минусу батареи питания. Таким образом, в цепи начинает протекать ток, пропорциональный интенсивности светового потока.

щих в режиме обеднения, это достигается подачей напряжения смещения на управляющий электрод в запирающей полярности. При этом напряже-

В общем случае схема транзисторного инвертора, работающего в режиме переключения, отличается от схемы двухтактного усилительного выходного каскада (например, приведенного на 53, а) тем, что на базы транзисторов от специальных батарей подается напряжение смещения в запирающей полярности. Поэтому при отсутствии входного сигнала оба транзистора полностью заперты. Прямоугольные импульсы управления подаются на базы транзисторов и переключают их в режим насыщения. Наиболее часто инверторы выполняются но «мостовым», четырех (восьми) элементным схемам. В частности, на 55, а, приведена упрощенная принципиальная схема мостового четырехтран-зисторного инвертора, В отсутствие входных управляющих сигналов инвертор выключен и ток через транзисторы не проходит. Это обеспечивается полным запиранием транзисторов VT2 и VT4 (п—р—n-типа), осуществляемым за счет подачи на их базы отрицательного напряжения от источника Еом. Если на базу транзистора VT2 поступает прямоугольный входной импульс t/BXi ( 55, б), то происходит его отпирание. При этом на базу транзистора VT3 через резистор R5a подается напряжение в отпирающей полярности, он открывается и в цепи: минус источника питания—транзистор VT2—сопротивление нагрузки Rlt—транзистор VT3—плюс источника питания ?„—-начинает протекать ток. Сила этого тока, в основном, определяется напряжением источника питания Еи и сопротивлением нагрузки Rnt ибо транзисторы VT2 и VT3 находятся в режиме насыщения и на них падает очень малое напряжение (от нескольких десятых долей до единиц вольт, в зависимости от типа транзисторов). По окончании импульса управления t/BXl транзисторы VT2 и VT3 вы- '

Заторможенный режим достигается тем, что на управляющие элементы усилительных приборов, используемых в генераторе, подается напряжение смещения в запирающей полярности, вследствие чего они оказываются запертыми и самопроизвольно открыться не могут. Поэтому схема находится в состоянии 'устойчивого равновесия, вывести ее из которого может только внешнее воздействие. Внешнее воздействие — пусковой управляющий (или синхронизирующий) импульс .— прикладывается к схеме таким образом, чтобы закрытый усилительный прибор открылся (или открытый — закрылся). При этом схема переходит в состояние неустойчивого равновесия и через некоторое время возвращается в исходное состояние устойчивого равновесия.

В качестве выходных каскадов наиболее часто применяют повторители напряжения, которые обеспечивают более высокое быстродействие, одновременно повышая нагрузочную способность ИМС. При этом, чтобы уменьшить рассеиваемую мощность, обычно применяют двухтактные каскады, работающие в режиме В или АВ. Двухтактный каскад на повторителях напряжения можно построить на комплементарных парах п-р-п-и р-п-р-транзисторов ( 3.35). В таком каскаде передача на выход сигналов отпирающей полярности обеспечивается п-р-п-транзистором Т\, а сигналов запирающей полярности - р-п-р-транзистором TZ. Под действием сигналов соответствующей полярности один из транзисторов отпирается и, работая как повторитель напряжения, формирует выходное напряжение. При работе в режиме В ( 3.35, а) рассеиваемая мощность меньше, однако заметного значения достигают нелинейные искажения, в особенности при усилении сигналов, амплитуда которых меньше или сравнима с напряжением отпирания транзистора [/от.т. Эти искажения уменьшаются при работе в режиме АВ, который обычно реализуют при помощи транзисторных структур в диодном включении ( 3.35,6), обеспечивающих на входе двухтактного усилителя начальное смещение, равное 2[/бэ« 2[/от.т.