Схемотехника аналоговых устройств (стр. 15 )

При расчете ключа выбирают , определяют , находят , а затем . Поскольку для насыщения необходимо , то выбирают . Степень (качество насыщения) характеризуется коэффициентом насыщения: .

При быстродействие схемы и, наоборот, при быстродействие схемы.

6.5. Токовые зеркала

6.5.1. Простое токовое зеркало

Токовое зеркало является источником тока, поддерживающим постоянный ток в нагрузке независимо от изменения ее параметров.

Работа простого токового зеркала (рис. 6.7) определяется коллекторным током транзистора . Напряжение для устанавливается в соответствии с заданным током, температурой окружающей среды и типом транзистора. В результате оказывается заданным такое же напряжение для транзистора , согласованного с . Таким образом, передает в нагрузку такой же ток, что задан для потенциометром .

Рис. 6.7. Варианты схемы простого токового зеркала

Одним из достоинств токового зеркала как источника тока является более широкий рабочий диапазон, практически близкий к напряжению питания, так как нет падения напряжения на эмиттерном резисторе. Недостаток простого токового зеркала заключается в том, что выходной ток несколько изменяется при изменении нагрузки из-за проявления эффекта Эрли, поскольку .

Уменьшение влияния эффекта Эрли в простом токовом зеркале достигается введением резисторов , что повышает и делает относительно него изменение , а значит и изменение , несущественным. Однако это уменьшает рабочий диапазон токового зеркала как источника тока.

6.5.2. Токовое зеркало Уилсона

Токовое зеркало Уилсона обеспечивает более высокую степень постоянства выходного тока по сравнению с простым токовым зеркалом. В схеме уменьшено влияние эффекта Эрли. Транзисторы и включены как в обычном токовом зеркале. Однако, с одной стороны, транзистор в два раза уменьшает потенциал коллектора транзистора по сравнению с простым токовым зеркалом, поэтому относительные изменения в данной схеме меньше. С другой стороны, транзисторы и можно рассматривать включенными каскодно.

Такое включение компенсирует изменение тока в нагрузке, в том числе вызванное эффектом Эрли. При этом напряжение на коллекторе и, стало быть, на базах и фиксируется током эмиттера . Фактически используется свойство эмиттерного повторителя отдавать ток в нагрузку, поскольку нагрузкой эмиттерной цепи является транзистор .

Действительно, при ↑I→↑IЭ3→↑UЭ3→↑UБ2→↓UБЭ2→↓IК2→↓IЭ3→↓I и, наоборот, ↓I→↓IЭ3→↓UЭ3→↓UБ2→↑UБЭ2→↑IК2→↑IЭ3→↑I.

Рис. 6.8. Токовое зеркало Уилсона

6.6. Составные транзисторы

Различают два варианта составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и по схеме Шиклаи.

Составной транзистор работает как один транзистор с коэффициентом усиления по току , равным произведению коэффициентов составляющих транзисторов: . Составные транзисторы позволяют повысить входное сопротивление схем ЭП и усилителей с ОЭ, так как . В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного.

Составные транзисторы имеют пониженное быстродействие, так как транзисторы и срабатывают последовательно. В схеме Дарлингтона используются транзисторы одинаковой полярности, в схеме Шиклаи – транзисторы разной полярности.

а б в г

Рис. 6.9. Варианты составных транзисторов:

а – n-p-n-транзистор Дарлингтона; б – p-n-p-транзистор Дарлингтона;
в – n-p-n-транзистор Шиклаи; г – p-n-p-транзистор Шиклаи

6.7. Двухтактный выходной каскад

Применяется для усиления по мощности при работе на низкоомную нагрузку. В данной схеме (рис. 6.10, а) используются транзисторы разной полярности. Питание двухполярное.

Транзисторы работают по очереди: – во время положительной полуволны, а – во время отрицательной полуволны напряжения. Когда один из транзисторов находится в активном режиме, второй – закрыт. и можно рассматривать как ЭП, подключенные к одной нагрузке.

При RH = 8 Ом и выходном напряжении UЭФФ » 10,5 В, что соответствует UКК = 15 В, на нагрузке рассеивается мощность .

Как правило, для улучшения температурного режима транзисторов и температурной стабильности схемы транзисторы размещают на радиаторах.

Для увеличения мощности двухтактных каскадов используют составные транзисторы. На рис. 6.10, б приведен вариант двухтактного выходного каскада на составных транзисторах: , – транзистор Дарлингтона, , – транзистор Шиклаи.

а б

Рис. 6.10. Схема двухтактного выходного каскада (а).
Вариант данной схемы на составных транзисторах (б)

Переходные искажения в двухтактном каскаде

Двухтактным каскадам присущ специфический вид искажений сигнала, возникающий при его переходе через нуль. Это явление называют переходными искажениями.

Из рис. 6.11 видно, что выходной сигнал повторяется в эмиттерах транзисторов и при их открывании, соответственно при UВХ > 0,6 В для и при UВХ < –0,6 В для . Если не принимать никаких мер, то в диапазоне сигнала
–0,6…+0,6 В оба транзистора оказываются закрытыми и выходной сигнал .