October 17 2017 05:07:37
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Уравнения каскада
ТРАНЗИСТОРНЫЕ КАСКАДЫ

Оценочный расчет проходной достаточно просто выполнить на основе глобальной модели транзистора (рис.3.2,б) с использованием кусочно-линейной аппроксимации характеристик, описываемых соотношениями

img01.

Уравнения каскада img02, img03 позволяют рассчитать проходную характеристику по участкам при Uвх = Uбэ и Uвых = Uк. При входном напряжении ниже уровня отпирания Uвх < U* транзистор закрыт, токи Iб = 0, Iк = 0 и выходное напряжение Uвых = V.

Увеличение Uвх > U* приводит к отпиранию эмиттерного диода и переходу транзистора в нормальный активный режим работы. Ток базы на основе линеаризованной модели транзистора можно записать в виде img04, причем img05, где  rб, rэ – сопротивления базы и эмиттера, β=h21   коэффициент передачи тока. Типичные значения приведенных величин лежат в пределах: β =100…500, rЭ = 0,5…1 Ом, rб= 30…70 Ом. Для выходного напряжения с помощью зависимости Iк = bIб несложно получить выражение img06, описывающее прямую линию с наклоном

img07.

Дальнейшее увеличение Uвх приводит к смещению коллекторного перехода в прямом направлении. Транзистор входит в режим насыщения, при котором оба перехода смещены в прямом направлении. Можно считать, что выходное  напряжение не зависит от входного сигнала и имеет типичное значение Uвых = Uкэн = (0,2...0,3) В. В режиме насыщения значение коллекторного тока определяется выражением Iк =  (V Uкэн) / Rк и не зависит от тока базы. Переход с одного участка на другой происходит при входном напряжении, вычисленном из соотношения

img08.

На полученной проходной характеристике (рис.3.2,в) можно выделить два уровня выходного сигнала (низкий U0 и высокий U1), наличие которых обусловило использование каскада в качестве двоичного логического элемента. Применение каскада для передачи сигналов без искажений требует подачи на вход постоянного напряжение смещения, обеспечивающего работу на линейном участке проходной характеристики.

Подобный схема каскад может быть реализован на МОП транзисторе по схеме с общим истоком (ОИ).  Выходной сигнал снимается с нагрузочного резистора Rс, подключенного к источнику напряжения питания V и  стоку транзистора Uвых = Uс (рис.3.3,а).


Рис 3.3. Каскад на МОП транзисторах с линейной нагрузкой (а), его характеристика (б) и каскад с нелинейной нагрузкой (в), его характеристика (г)

Проходную характеристику  можно получить по участкам на основе кусочной модели МОП транзистора:

  • img09при img10;

  • img11 при  img12

  • img13 при img14.

Типичные значения параметров транзистора с индуцированным каналом:  k0 = (0,1…1) мА/В2, k1 = (0,01…0,03) мА/В2, U0 = (2...4) В,

При нулевом токе затвора Uвх = Uз  и уравнение каскада имеет вид

img15  

Если уровень входного сигнала ниже напряжения отсечки Uвх< U0, то ток Iс = 0 и выходное напряжение неизменно Uвых = Uз =Vс. Увеличение входного напряжения Uвх  > U0  приводит к появлению тока стока и изменению выходного напряжения в соответствии с выражением

img16.

При img17 рабочая точка переходит на следующий участок характеристики и описывается выражением

img18

Полученная характеристика подобна характеристике каскада ОЭ на БТ и выходное напряжение принимает два значения, которые можно интерпретировать как нулевой U 0 и единичный U 1 уровни (рис.3.3,б). Значение U 0 , вычисленное из последнего выражения при Uвх = U 1  будет снижаться при увеличении нагрузки Rc (приемлемым считают сопротивление Rc 20 Rк , где Rк – сопротивление канала, лежащее в пределах 1…5 кОм). Такой резистор занимает площадь примерно в 30 раз превышающую площадь транзистора, и поэтому в качестве нагрузки используют транзистор Тн с индуцированным (или встроенным) каналом (рис.3.3,в).

При работе нагрузочного транзистора на пологом участке выходной характеристики он представляет собой нелинейную нагрузку. Характер зависимости Uвых(Uвх) (рис.3.3,г) не изменится по сравнению с линейной нагрузкой, но параметры каскада будут отличаться. На спадающем участке характеристика получается линейной с наклоном img19, где k – параметр нагрузочного транзистора. Нулевой уровень напряжения также зависит от отношения k0 / k.

В цифровых элементах широко распространена схема на взаимодополняющих транзисторах Tn и Tp (рис.3.4,а) c каналами n- и p- типа (комплеметарная МОП структура), которая обеспечивает полную симметрию схемы относительно входного и выходного сигналов. Проходная характеристика также может быть построена по участкам с использованием кусочных моделей транзисторов.


Рис.3.4. КМОП структура (а) и проходная характеристика (б)

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.03 секунд 2,254,369 уникальных посетителей