Транзисторлық қосқыш сандық электроника құрылғыларының және көптеген қуатты электроника құрылғыларының негізгі элементі болып табылады. Транзисторлық қосқыштың параметрлері мен сипаттамалары өте үлкен дәрежеде сәйкес тізбектердің қасиеттерін анықтайды.
Биполярлы транзисторларды қосады . Биполярлы транзистордағы ең қарапайым қосқыш, схемаға сәйкес қосылған ортақ эмитент, және кіріс кернеуінің сәйкес уақыт диаграммасы суретте көрсетілген. 14.5.
Күріш. 14.5. Биполярлы транзисторлы қосқыш
Транзисторлық қосқыштың тұрақты күйдегі жұмысын қарастырайық. Бір сәтке дейін т 1 Транзистордың эмитенттік түйіні құлыпталған және транзистор ажырату режимінде. Бұл режимде мен Кімге =– мен б =I ко (I ко– кері коллекторлық ток), мен ой≈ 0. Оның үстіне u Р б ≈u Р Кімге ≈ 0;u бай ≈ –У 2 ;u ке ≈–Е Кімге .
Аралықта т 1 …т 2 транзистор ашық. Транзистордағы кернеу үшін u кеминималды болды, шиеленіс У 1 әдетте транзистор қанықтыру режимінде немесе қанықтыру режиміне өте жақын шекаралық режимде болатындай етіп таңдалады.
Өрістік транзисторлық қосқыштар төмен қалдық кернеумен сипатталады. Олар әлсіз сигналдарды ауыстыра алады (бірнеше микровольт немесе одан аз). Бұл өрістік транзисторлардың шығыс сипаттамаларының координатор арқылы өтуінің салдары.
Мысалы, басқару ауысуы мен арнасы бар транзистордың шығыс сипаттамаларын бейнелейік б-координаталар басына іргелес аймақта теріңіз (14.6-сурет).
Күріш. 14.6. Өрістік транзистор p-типті арнамен
Үшінші квадранттағы сипаттамалар қақпа мен дренаж арасындағы көрсетілген кернеулерге сәйкес келетінін ескеріңіз.
Статикалық күйде өрістік транзисторлық қосқыш басқару тогын өте аз тұтынады. Дегенмен, коммутация жиілігі артқан сайын бұл ток артады. Өріс транзисторларындағы қосқыштардың өте жоғары кіріс кедергісі шын мәнінде кіріс және шығыс тізбектерінің гальваникалық оқшаулануын қамтамасыз етеді. Бұл басқару тізбектерінде трансформаторларсыз жасауға мүмкіндік береді.
Суретте. 14.7-суретте индукцияланған арнасы бар MOS транзисторы негізіндегі цифрлық қосқыштың диаграммасы көрсетілген n-типті және резистивті жүктеме және сәйкес уақыт диаграммалары.
Күріш. 14.7. Өріс транзисторындағы цифрлық кілт
Диаграмма жүк сыйымдылығын көрсетеді МЕН n, ол транзисторлық қосқышқа қосылған құрылғылардың сыйымдылығын модельдейді. Әлбетте, кіріс сигналы нөлге тең болғанда, транзистор өшіріледі және u си =Е бірге. Егер кернеу шекті кернеуден жоғары болса У қыс табалдырығытранзистор, содан кейін ол ашылады және кернеу u ситөмендейді.
Логикалық элементтер
Логикалық элемент (логикалық қақпа) - бұл кейбір қарапайым логикалық операцияларды орындайтын электрондық схема. Суретте. 14.8 кейбір логикалық элементтердің шартты графикалық символдарының мысалдарын көрсетеді.
Күріш. 14.8. Логикалық элементтер
Логикалық элементті жеке интегралдық схема ретінде іске асыруға болады. Жиі интегралдық схема бірнеше логикалық элементтерді қамтиды.
Логикалық қақпалар логикалық сигналдарды қарапайым түрлендіруді орындау үшін цифрлық электроника құрылғыларында (логикалық құрылғылар) қолданылады.
Логикалық элементтердің классификациясы. Логикалық элементтердің келесі кластары (логика деп аталатын) бөлінеді:
резистор-транзисторлық логика (TRL);
диод-транзисторлық логика (DTL);
транзисторлы-транзисторлық логика (TTL);
эмиттер-транзисторлық логика (ETL);
Шоттки диодтары бар транзисторлы-транзисторлық логика (TTLS);
r(r- MDP);
сияқты арналары бар MOS транзисторларына негізделген логика n(n- MDP);
MOS транзисторларындағы (CMOS, CMOS) қосымша қосқыштарға негізделген логика;
интеграцияланған инъекция логикасы I 2 L;
галлий арсениді жартылай өткізгіш GaAs негізіндегі логика.
Қазіргі уақытта ең көп қолданылатын логикалар: TTL, TTLSh, CMOS, ESL. Логикалық элементтер және басқа да цифрлық электрондық құрылғылар келесі микросұлбалар сериясының бөлігі ретінде шығарылады: TTL – K155, KM155, K133, KM133; ТТЛШ – 530, КР531, КМ531, КР1531, 533, К555, КМ555, 1533, КР1533; ESL – 100, K500, K1500; CMOS – 564, K561, 1564, KR1554; GaAs – K6500.
Көпшілігі маңызды параметрлерлогикалық элементтер:
Өнімділік сигнал таратудың кешігу уақытымен сипатталады т spжәне максималды жұмыс жиілігі Ф Макс. У Кешігу уақыты әдетте 0,5 деңгей айырмашылығымен анықталадыенгізу У және 0,5Δшығып Ф Макс.
Максималды жұмыс жиілігі – бұл тізбектің жұмыс істеп тұрған жиілігі. Жүктеме сыйымдылығы кіріс интеграциялық коэффициентімен сипатталады TO – бұл тізбектің жұмыс істеп тұрған жиілігі. Жүктеме сыйымдылығы кіріс интеграциялық коэффициентімен сипатталадытуралы – бұл тізбектің жұмыс істеп тұрған жиілігі. (кейде «шығысты біріктіру коэффициенті» термині қолданылады).Магнитудасы – бұл тізбектің жұмыс істеп тұрған жиілігі. Жүктеме сыйымдылығы кіріс интеграциялық коэффициентімен сипатталады =2…8,– бұл тізбектің жұмыс істеп тұрған жиілігі. (кейде «шығысты біріктіру коэффициенті» термині қолданылады).логикалық кірістердің саны, мәні болып табылады – бұл тізбектің жұмыс істеп тұрған жиілігі. (кейде «шығысты біріктіру коэффициенті» термині қолданылады). =20…30.
Статикалық режимдегі шуға төзімділік кернеумен сипатталады У pst, ол статикалық шу иммунитеті деп аталады. Бұл логикалық элементтің шығыс деңгейлері әлі өзгермейтін кірістегі максималды рұқсат етілген статикалық шу кернеуі.
Микросұлбаның қуат көзінен тұтынатын қуаты. Егер бұл қуат екі логикалық күй үшін әртүрлі болса, онда осы күйлер үшін орташа қуат тұтыну жиі хабарланады.
Қоректендіру кернеуі.
Жоғары және төменгі шекті кернеулерді енгізу У кіріс 1 шегіЖәне У кіріс 0 шегі, логикалық элемент күйінің өзгеруіне сәйкес келеді.
Шығыс кернеулері жоғары және төмен деңгейлер У шығыс1Және У шығыс0 .
Басқа параметрлер де қолданылады.
Әртүрлі логиканың логикалық элементтерінің ерекшеліктері. Микросұлбалардың нақты сериясы стандартты электрондық блокты – негізгі логикалық элементті қолданумен сипатталады. Бұл элемент сандық электронды құрылғылардың алуан түрін құру үшін негіз болып табылады.
Негізгі TTL элементі логикалық ЖӘНЕ операциясын орындайтын көп эмиттерлі транзисторды және күрделі инверторды қамтиды (14.9-сурет).
Күріш. 14.9. Негізгі TTL элементі
Егер төмен кернеу деңгейі бір немесе екі кіріске бір уақытта қолданылса, онда көп эмиттерлі транзистор қаныққан күйде болады және T 2 транзисторы жабық, демек T 4 транзисторы да жабылады, яғни шығыс болады. жоғары деңгейВольтаж. Егер жоғары кернеу деңгейі бір уақытта екі кіріске де қолданылса, онда T 2 транзисторы ашылады және қанықтыру режиміне өтеді, бұл T 4 транзисторының ашылуына және қанықтылығына және T 3 транзисторының өшірілуіне әкеледі, яғни. ЖӘНЕ-ЕМЕС функциясы орындалды. TTL элементтерінің жылдамдығын арттыру үшін диодтары бар транзисторлар немесе Шоттки транзисторлары қолданылады.
TTLSH негізгі логикалық элементі (K555 сериясының мысалын пайдалану). K555 микросұлбаларының негізгі элементі ретінде пайдаланылатын элемент
ЖӘНЕ-ЕМЕС (Cурет 14.10, А) және сур. 14.10, бШоттки транзисторының графикалық көрінісі көрсетілген.
Күріш. 14.10. TTLSH логикалық элементі
VT4 транзисторы - кәдімгі биполярлы транзистор. Екі кіріс кернеуі болса u енгізу1Және u vx2 жоғары деңгейде, содан кейін VD3 және VD4 диодтары жабық, VT1, VT5 транзисторлары ашық және шығысында төмен деңгейлі кернеу бар. Егер кем дегенде бір кірісте төмен деңгейлі кернеу болса, онда VT1 және VT5 транзисторлары жабық, ал VT3 және VT4 транзисторлары ашық, ал кірісте төмен деңгейлі кернеу бар. K555 сериясының TTLSh микросұлбалары келесі параметрлермен сипатталады:
қоректендіру кернеуі +5 IN;
төмен деңгейлі шығыс кернеуі 0,4 аспайды IN;
жоғары деңгейдегі шығыс кернеуі 2,5 кем емес IN;
шуға төзімділік – 0,3 В кем емес;
сигналдың таралуының орташа кідіріс уақыты 20 ns;
максималды жұмыс жиілігі 25 МГц.
Басқа логикалардың ерекшеліктері. ESL негізгі логикалық элементінің негізі - тізбегі дифференциалды күшейткіштің тізбегіне ұқсас ток қосқышы. ESL микросұлбасы теріс кернеумен қоректенеді (–4 IN K1500 сериясы үшін). Бұл микросұлбаның транзисторлары қанықтыру режиміне кірмейді, бұл ESL элементтерінің жоғары өнімділігінің себептерінің бірі болып табылады.
Микросұлбаларда n-MOS және б-MOS қосқыштары сәйкесінше MOS транзисторларында қолданылады n-каналдар мен динамикалық жүктеме және MOS транзисторларында б-арна. Статикалық күйдегі логикалық элементтің қуат тұтынуын жою үшін қосымша MIS логикалық элементтері (CMDP немесе CMOS логикасы) пайдаланылады.
Галлий арсениді жартылай өткізгіш GaAs негізіндегі логика ең жоғары өнімділікпен сипатталады, бұл электрондардың жоғары қозғалғыштығының салдары (кремниймен салыстырғанда 3...6 есе көп). GaAs негізіндегі микросұлбалар 10 ретті жиілікте жұмыс істей алады ГГц.
Күрделі схемалармен жұмыс істегенде, аз күш-жігермен мақсатқа жетуге мүмкіндік беретін әртүрлі техникалық трюктерді қолдану пайдалы. Олардың бірі транзисторлық қосқыштарды жасау болып табылады. Олар қандай? Неліктен оларды құру керек? Неліктен оларды «электрондық кілттер» деп те атайды? Бұл процестің қандай ерекшеліктері бар және неге назар аудару керек?
Транзисторлық қосқыштар неден жасалған?
Олар өрістің көмегімен орындалады немесе біріншілері одан әрі MIS және басқару p-n өтуі бар коммутаторларға бөлінеді. Биполярлылардың ішінде қанықпағандары ерекшеленеді. 12 вольтты транзисторлық қосқыш радиоәуесқойдың негізгі қажеттіліктерін қанағаттандыра алады.
Статикалық жұмыс режимі
Ол кілттің жабық және ашық күйін талдайды. Біріншісінде кірісте логикалық нөлдік сигналды көрсететін төмен кернеу деңгейі бар. Бұл режимде екі ауысу да қарама-қарсы бағытта болады (кесімдік алынады). Бірақ коллекторлық ток тек термиялық токпен ғана әсер етуі мүмкін. Ашық күйде кілт кірісі логикалық бір сигналға сәйкес келетін жоғары кернеу деңгейіне ие. Бір уақытта екі режимде жұмыс істеуге болады. Мұндай операция қанықтыру аймағында немесе шығыс сипаттамасының сызықтық аймағында болуы мүмкін. Біз оларға толығырақ тоқталамыз.
Негізгі қанықтыру
Мұндай жағдайларда транзисторлық түйіспелер алға бағытталған. Сондықтан, егер базалық ток өзгерсе, коллектордағы мән өзгермейді. Кремний транзисторларында ығысуды алу үшін шамамен 0,8 В қажет, ал германий транзисторлары үшін кернеу 0,2-0,4 В аралығында ауытқиды. Жалпы қосқыштың қанықтылығына қалай қол жеткізіледі? Ол үшін базалық ток күшейеді. Бірақ әр нәрсенің өз шегі бар, сонымен қатар қанықтылықтың жоғарылауы. Осылайша, белгілі бір ағымдағы мәнге жеткенде, ол өсуді тоқтатады. Неліктен кілтті қанықтыру керек? Істің жағдайын көрсететін арнайы коэффициент бар. Ол өскен сайын транзисторлық қосқыштардың жүктемесі артады, тұрақсыздандыратын факторлар аз күшпен әсер ете бастайды, бірақ өнімділік нашарлайды. Сондықтан қанықтыру коэффициентінің мәні орындалу қажет болатын тапсырмаға назар аудара отырып, компромисстік ойлардан таңдалады.
Қанықпаған кілттің кемшіліктері
Егер оған қол жеткізілмесе не болады? оңтайлы мән? Сонда келесі кемшіліктер пайда болады:
- Вольтаж ашық кілтшамамен 0,5 В дейін төмендейді.
- Шуға қарсы иммунитет нашарлайды. Бұл қосқыштар ашық күйде болған кезде байқалатын кіріс кедергісінің жоғарылауымен түсіндіріледі. Сондықтан кернеудің жоғарылауы сияқты кедергілер де транзисторлардың параметрлерінің өзгеруіне әкеледі.
- Қаныққан кілт айтарлықтай температура тұрақтылығына ие.
Көріп отырғаныңыздай, ең жетілдірілген құрылғыны алу үшін бұл процесті әлі де орындаған дұрыс.
Өнімділік
Басқа пернелермен әрекеттесу
Осы мақсатта байланыс элементтері қолданылады. Сонымен, егер бірінші қосқыштың шығысында жоғары кернеу деңгейі болса, онда екінші қосқыш кірісте ашылады және көрсетілген режимде жұмыс істейді. Және керісінше. Мұндай байланыс тізбегі коммутация кезінде пайда болатын өтпелі процестерге және кілттердің жылдамдығына айтарлықтай әсер етеді. Транзисторлық қосқыш осылай жұмыс істейді. Ең көп таралғаны - өзара әрекеттесу тек екі транзистордың арасында болатын тізбектер. Бірақ бұл үш, төрт немесе тіпті пайдаланатын құрылғымен мұны істеу мүмкін емес дегенді білдірмейді үлкенірек санэлементтері. Бірақ іс жүзінде бұл үшін қосымшаны табу қиын, сондықтан осы типтегі транзисторлық қосқыштың жұмысы қолданылмайды.
Не таңдау керек
Немен жұмыс істеген жақсы? Бізде қоректену кернеуі 0,5 В болатын қарапайым транзисторлы қосқыш бар деп елестетіп көрейік. Содан кейін осциллографтың көмегімен барлық өзгерістерді жазуға болады. Коллектордың тогы 0,5 мА мәніне орнатылса, кернеу 40 мВ төмендейді (негізінде ол шамамен 0,8 В болады). Мәселенің стандарттары бойынша, бұл тізбектердің тұтас сериясында, мысалы, ажыратқыштарда қолдануға шектеу қоятын айтарлықтай ауытқу деп айта аламыз, сондықтан олар p-n басқаруы бар жерде арнайыларды пайдаланады түйісу. Олардың биполярлық әріптестерінен артықшылығы:
- Сымдар жағдайындағы кілттегі қалдық кернеудің шамалы мәні.
- Жоғары қарсылық және нәтижесінде жабық элемент арқылы өтетін төмен ток.
- Төмен қуат тұтыну маңызды басқарушы кернеу көзі қажет емес дегенді білдіреді.
- Микровольт бірлігін құрайтын төмен деңгейлі электр сигналдарын ауыстыруға болады.
Транзисторлық реле қосқышы далалық қолданбалар үшін тамаша қолданба болып табылады. Әрине, бұл хабарлама оқырмандарға олардың қолдануы туралы түсінік беру үшін ғана орналастырылған. Кішкене білім мен тапқырлықпен транзисторлық қосқыштарды қамтитын іске асырудың көптеген мүмкіндіктері ойлап шығарылады.
Жұмыстың мысалы
Қарапайым транзисторлық қосқыш қалай жұмыс істейтінін егжей-тегжейлі қарастырайық. Ауыстырылған сигнал бір кірістен беріледі, ал екінші шығыстан жойылады. Кілтті құлыптау үшін транзисторлық қақпаға кернеу 2-3 В-тан асатын қуат көзі мен ағызу мәндерінен асып түседі. Бірақ рұқсат етілген диапазоннан асып кетпеу үшін абай болу керек. Кілт жабылған кезде оның кедергісі салыстырмалы түрде жоғары - 10 Ом-нан асады. Бұл мән кері токтың да әсер етуіне байланысты алынған p-n ығысуларыөту. Дәл осындай күйде коммутациялық сигнал тізбегі мен басқару электроды арасындағы сыйымдылық 3-30 пФ диапазонында ауытқиды. Енді транзисторлық қосқышты ашайық. Диаграмма мен тәжірибе көрсеткендей, содан кейін басқару электродының кернеуі нөлге жақындайды және жүктеме кедергісіне және ауыспалы кернеу сипаттамасына қатты тәуелді болады. Бұл транзистордың қақпасы, ағызу және көзі арасындағы өзара әрекеттесулердің тұтас жүйесіне байланысты. Бұл ұсақтағыш режимінде жұмыс істеу үшін белгілі бір қиындықтарды тудырады.
Бұл мәселені шешу ретінде арна мен қақпаның арасында өтетін кернеуді тұрақтандыруды қамтамасыз ететін әртүрлі схемалар әзірленді. Және рахмет физикалық қасиеттеріБұл қуатта тіпті диодты қолдануға болады. Мұны істеу үшін оны блоктау кернеуінің алдыңғы бағытына қосу керек. Қажетті жағдай жасалса, диод жабылады және pn өтуі ашылады. Коммутация кернеуі өзгерген кезде ол ашық күйінде қалады және оның арнасының кедергісі өзгермейді, қосқыштың көзі мен кірісі арасында жоғары кедергісі бар резисторды қосуға болады. Ал конденсатордың болуы контейнерлерді қайта зарядтау процесін айтарлықтай жылдамдатады.
Транзисторлық қосқышты есептеу
Түсіну үшін мынада есептеудің мысалы келтірілген, сіз өз деректеріңізді ауыстыра аласыз:
1) Коллектор-эмиттер - 45 В. Жалпы қуаттың шығыны - 500 мВт. Коллектор-эмиттер - 0,2 В. Кесетін жиілік - 100 МГц. Базалық эмитент – 0,9 В. Коллектор тогы – 100 мА. Статистикалық ток беру коэффициенті – 200.
2) 60 мА ток үшін резистор: 5-1,35-0,2 = 3,45.
3) Коллектордың кедергісі: 3,45\0,06=57,5 Ом.
4) Ыңғайлы болу үшін 62 Ом номиналды мәнін аламыз: 3,45\62=0,0556 мА.
5) Негізгі токты есептейміз: 56\200=0,28 мА (0,00028 А).
6) Негізгі резисторда қанша болады: 5 - 0,9 = 4,1 В.
7) Негізгі резистордың кедергісін анықтаңыз: 4,1\0,00028 = 14,642,9 Ом.
Қорытынды
Соңында, «электрондық кілттер» атауы туралы. Өйткені, жағдай токтың әсерінен өзгереді. Ол қандай? Дұрыс, электронды төлемдер жинағы. Екінші атау осыдан шыққан. Бар болғаны. Көріп отырғаныңыздай, транзисторлық қосқыштардың жұмыс принципі мен дизайны күрделі нәрсе емес, сондықтан оны түсіну мүмкін болатын міндет. Айта кету керек, тіпті осы мақаланың авторы, сергіту ретінде, өзіндік жадыбіршама анықтамалық жұмысты қажет етті. Сондықтан, терминологияға қатысты сұрақтарыңыз болса, қатысуды есте сақтауды ұсынамын техникалық сөздіктержәне сол жерден транзисторлық қосқыштар туралы жаңа ақпаратты іздеңіз.
Біз қандай жүктеме туралы айтып отырмыз? Иә, кез келген туралы - релелер, шамдар, электромагниттер, қозғалтқыштар, бірден бірнеше жарықдиодты шамдар немесе күшті қуатты жарықдиодты прожектор. Қысқаша айтқанда, 15 мА-ден астам тұтынатын және/немесе 5 вольттан жоғары қуат кернеуін қажет ететін кез келген нәрсе.
Мысалы, эстафетаны алайық. BS-115C болсын. Орамның тогы шамамен 80 мА, орамның кернеуі 12 вольт. Максималды байланыс кернеуі 250В және 10А.
Микроконтроллерге релені қосу - бұл барлығына дерлік туындаған тапсырма. Бір мәселе микроконтроллер катушканың қалыпты жұмысы үшін қажетті қуатты қамтамасыз ете алмайды. Максималды токконтроллердің шығысы өте сирек 20 мА-дан асады және бұл әлі де салқын деп саналады - қуатты шығыс. Әдетте 10 мА аспайды. Иә, мұндағы кернеуіміз 5 вольттан жоғары емес, ал реле 12-ге дейін қажет. Әрине, бес вольтты релелер бар, бірақ олар токты екі есе көп тұтынады. Жалпы, эстафетаны қай жерде сүйсеңіз де, ол барлық жерде есек. Не істеу керек?
Бірінші ойға келетін нәрсе - транзисторды орнату. Дұрыс шешім- транзисторды жүздеген миллиамперге, тіпті амперге де таңдауға болады. Егер бір транзистор жетіспейтін болса, оларды әлсіз транзистор күшті ашқан кезде каскадпен қосуға болады.
Біз 1 қосулы және 0 өшірулі деп қабылдағандықтан (бұл AT89C51 архитектурасынан шыққан менің бұрыннан келе жатқан әдетіме қайшы келсе де, қисынды), 1 қуат береді, ал 0 жүктемені алып тастайды. Биполярлы транзисторды алайық. Реле 80 мА қажет, сондықтан біз коллекторлық ток 80 мА-ден асатын транзисторды іздейміз. Импортталған деректер парағында бұл параметр Ic деп аталады, бізде Ic - бұл KT315 - барлық жерде қолданылған шедевр кеңестік транзистор :) Мұндай қызғылт сары. Оның құны бір рубльден аспайды. Ол сондай-ақ кез келген әріптік индексі бар немесе импортталған BC546 (сонымен қатар BC547, BC548, BC549) бар KT3107 жалға алады. Транзистор үшін, ең алдымен, терминалдардың мақсатын анықтау керек. Коллектор қайда, база қайда және эмитент қайда. Мұны деректер парағы немесе анықтамалық кітап арқылы жасаған дұрыс. Мұнда, мысалы, деректер кестесінің бір бөлігі:
Егер оның алдыңғы жағына, жазулары бар жағына қарап, аяқтарын төмен қаратып ұстасаңыз, солдан оңға қарай қорытындылар: Эмитент, Коллектор, База.
Біз транзисторды алып, оны осы диаграммаға сәйкес қосамыз:
 |
Коллектор жүкке, эмитентке, жебе барға, жерге. Ал контроллердің шығысына негіз.
Транзистор – ток күшейткіші, яғни Базалық-эмиттер тізбегі арқылы ток өткізетін болсақ, онда коллектор-эмиттер тізбегі арқылы кіріске тең ток өтуі мүмкін, оны h fe күшейтуге көбейтеді.
бұл транзистор үшін h fe бірнеше жүз. 300 сияқты, нақты есімде жоқ.
Микроконтроллердің максималды шығыс кернеуі блок портына жеткізілген кезде = 5 вольт (бұл жерде базалық эмитенттің түйісуіндегі кернеудің 0,7 вольт төмендеуін елемеуге болады). Негізгі тізбектегі кедергі 10 000 Ом. Бұл Ом заңына сәйкес ток 5/10000 = 0,0005А немесе 0,5 мА тең болады дегенді білдіреді - контроллер тіпті терлемейтін мүлдем елеусіз ток. Ал осы сәттегі шығыс I c =I be *h fe =0,0005*300 = 0,150А болады. 150 мА 100 мА-дан асады, бірақ бұл транзистордың кең ашылатынын және максималды шығаратынын білдіреді. Бұл біздің релюха толық тамақтанатынын білдіреді.
Барлығы бақытты ма, бәрі риза ма? Бірақ жоқ, бұл жерде әбігер бар. Реледе катушка жетек ретінде пайдаланылады. Ал катушкалар күшті индуктивтілікке ие, сондықтан ондағы токты кенеттен үзу мүмкін емес. Егер сіз мұны істеуге тырыссаңыз, онда электромагниттік өрісте жинақталған потенциалдық энергия басқа жерде шығады. Нөлдік үзіліс тогы кезінде бұл орын кернеу болады - токтың күрт үзілуімен катушкалардағы кернеудің күшті көтерілуі, жүздеген вольт болады. Егер ток механикалық контактімен үзілсе, ауаның бұзылуы - ұшқын пайда болады. Ал транзистормен кесіп тастасаңыз, ол жай ғана жойылады.
Біз бірдеңе істеуіміз керек, орамның энергиясын бір жерге қою керек. Мәселе жоқ, біз оны диод орнату арқылы өзімізге жабамыз. Сағат қалыпты жұмысДиод кернеуге қарсы қосылады және ол арқылы ток өтпейді. Ал өшірілген кезде индуктивтіліктегі кернеу басқа бағытта болады және диод арқылы өтеді.
 |
Рас, кернеудің жоғарылауы бар бұл ойындар құрылғының қуат беру желісінің тұрақтылығына жағымсыз әсер етеді, сондықтан оны қуат көзінің плюс және минус арасындағы катушкалардың жанында бұрау мағынасы бар. электролиттік конденсатортағы жүз микрофарад. Ол пульсацияның көп бөлігін алады.
Сұлулық! Бірақ сіз одан да жақсырақ жасай аласыз - тұтынуды азайтыңыз. Реледе айтарлықтай үлкен үзу тогы бар, бірақ якорьді ұстау тогы үш есе аз. Бұл кімді қалайтыныңызға байланысты, бірақ бақа маған барабанды оған лайықтан көбірек тамақтандыруға қысым жасайды. Бұл жылуды және энергияны тұтынуды және тағы басқаларды білдіреді. Біз сонымен қатар резисторы бар тағы он микрофарадтың полярлық конденсаторын алып, тізбекке енгіземіз. Енді не болады:
 |
Транзистор ашылғанда, C2 конденсаторы әлі зарядталмаған, яғни зарядтау сәтінде ол дерлік қысқа тұйықталужәне ток катушка арқылы шектеусіз өтеді. Ұзақ емес, бірақ бұл релелік арматураны орнынан бұзу үшін жеткілікті. Содан кейін конденсатор зарядталып, ашық тізбекке айналады. Ал реле токты шектейтін резистор арқылы қоректенетін болады. Резистор мен конденсаторды реле анық жұмыс істейтіндей етіп таңдау керек.
Транзистор жабылғаннан кейін конденсатор резистор арқылы разрядталады. Бұл қарама-қарсы мәселеге әкеледі - егер сіз конденсатор әлі зарядсызданбаған кезде релені бірден қосуға тырыссаңыз, онда серпіліс үшін ток жеткіліксіз болуы мүмкін. Сондықтан бұл жерде реле қандай жылдамдықпен шертетінін ойлауымыз керек. Кондер, әрине, бірнеше секундта зарядсызданады, бірақ кейде бұл тым көп.
Тағы бір жаңартуды қосайық.
Реле ашылғанда, энергия магнит өрісідиод арқылы шығарылады, тек бір уақытта ток катушкада ағуды жалғастырады, яғни ол якорьді ұстап тұруды жалғастырады. Басқару сигналының жойылуы мен байланыс тобының жоғалуы арасындағы уақыт артады. Западло. Ток ағынына кедергі жасау керек, бірақ транзисторды өлтірмейтіндей. Ашу кернеуі транзистордың шекті бұзылу кернеуінен төмен стабилдік диодты қосайық.
Деректер парағының бөлігінен BC549 үшін коллектор-базаның максималды кернеуі 30 вольт екенін көруге болады. Біз стабилдік диодты 27 вольтке бұрамыз - Пайда!
Нәтижесінде біз катушкадағы кернеудің жоғарылауын қамтамасыз етеміз, бірақ ол басқарылады және сыни бұзылу нүктесінен төмен. Осылайша, біз өшіру кідірісін айтарлықтай (бірнеше есеге!) азайтамыз.
 |
Енді сіз өзіңізді қанағаттанарлықтай соза аласыз және осы қоқыстарды қалай қою керектігін білу үшін шалқаныңызды тырнап бастай аласыз. баспа схемасы... Біз ымыраға келуді іздеп, берілген схемада қажет нәрсені ғана қалдыруымыз керек. Бірақ бұл инженерлік инстинкт және тәжірибемен бірге келеді.
Әрине, реле орнына электр шамы мен соленоидты, тіпті егер ток өткізетін болса, қозғалтқышты қосуға болады. Мысал ретінде эстафета алынады. Әрине, электр шамы барлық диод-конденсатор жинағын қажет етпейді.
Әзірге бұл жеткілікті. Келесі жолы мен сізге Дарлингтон жинақтары мен MOSFET қосқыштары туралы айтып беремін.
IN импульстік құрылғыларөте жиі транзисторлық қосқыштарды таба аласыз. Транзисторлық қосқыштар флип-флоптарда, қосқыштарда, мультивибраторларда, блоктаушы осцилляторларда және т.б. электрондық схемалар. Әрбір тізбекте транзисторлық қосқыш өз функциясын орындайды және транзистордың жұмыс режиміне байланысты коммутатор тізбегі тұтастай өзгеруі мүмкін, бірақ негізгі электр схемасытранзисторлық қосқыш келесідей:
Транзисторлық қосқыштың бірнеше негізгі жұмыс режимдері бар: қалыпты белсенді режим, қанықтыру режимі, кесу режимі және белсенді кері режим. Транзисторлық коммутатор тізбегі негізінен ортақ эмитентті транзисторлы күшейткіш тізбегі болғанымен, оның функциялары мен режимдері әдеттегі күшейткіш сатысынан ерекшеленеді.
Негізгі қосымшаларда транзистор жоғары жылдамдықты қосқыш ретінде қызмет етеді және негізгі статикалық күйлер екі: транзистор өшірулі және транзистор қосулы. Транзистор өшіру режимінде болғанда құлыпталған күй ашық күй болып табылады. Жабық күй – транзистордың қанығу күйі немесе қанығуға жақын күй, бұл күйде транзистор ашық болады. Транзистор бір күйден екінші күйге ауысқанда, бұл каскадтағы процестер сызықты емес жүретін белсенді режим.
Статикалық күйлер транзистордың статикалық сипаттамаларына сәйкес сипатталады. Екі сипаттама бар: шығыс тобы - коллекторлық токтың коллектор-эмиттер кернеуіне тәуелділігі және кіріс тобы - базалық токтың базалық-эмиттерлік кернеуге тәуелділігі.
Кесу режимі екеуінің де орын ауыстыруымен сипатталады p-n түйіспелерітранзисторды қарама-қарсы бағытта және терең кесу және таяз кесу бар. Терең үзіліс - бұл өткелдерге қолданылатын кернеу шекті мәннен 3-5 есе жоғары және жұмыс істейтініне қарама-қарсы полярлыққа ие болғанда. Бұл күйде транзистор ашық, ал оның электродтарының токтары өте аз.
Таяз кесу кезінде электродтардың біріне қолданылатын кернеу төмен, ал электродтық токтар терең кесумен салыстырғанда жоғары болады, нәтижесінде токтар отбасының төменгі қисығына сәйкес қолданылатын кернеуге байланысты шығыс сипаттамалары үшін бұл қисық «кесімді сипаттама» деп аталады.
Мысал ретінде жеңілдетілген есептеуді жүргізейік кілт режимірезистивті жүктемені басқаратын транзистор. Транзистор болады ұзақ уақытекі негізгі күйдің біреуінде ғана болуы керек: толық ашық (қанықтыру) немесе толық жабық (кесу).
Транзистордың жүктемесі SRD-12VDC-SL-C релесінің орамасы болсын, оның орамының кедергісі номиналды 12 В кезінде 400 Ом болады. Реле орамасының индуктивті сипатын елемейміз, әзірлеушілер өтпелі режимде асқын кернеуден қорғау үшін сөндіргішті қамтамасыз етсін, бірақ біз есептеуді реле бір рет және өте ұзақ уақыт қосу фактісіне сүйене отырып жүргіземіз. Коллектор тогын мына формула бойынша табамыз:
Iк = (Upit-Ukenas) / Rн.
Қайда: Iк - DCколлектор; Upit - қоректендіру кернеуі (12 вольт); Уканас - қанықтыру кернеуі биполярлы транзистор(0,5 вольт); Rн - жүктеме кедергісі (400 Ом).
Біз Ik = (12-0,5) / 400 = 0,02875 А = 28,7 мА аламыз.
Сенімді болу үшін максималды ток пен максималды кернеу үшін маржа бар транзисторды алайық. SOT-32 бумасындағы BD139 қолайлы. Бұл транзистордың Ikmax = 1,5 A, Ukemax = 80 В параметрлері бар. Жақсы маржа болады.
28,7 мА коллекторлық токпен қамтамасыз ету үшін сәйкес базалық ток көзделуі керек. Негізгі ток мына формула бойынша анықталады: Ib = Ik / h21e, мұнда h21e - статикалық ток беру коэффициенті.
Қазіргі заманғы мультиметрлер бұл параметрді өлшеуге мүмкіндік береді, ал біздің жағдайда ол 50 болды. Бұл Ib = 0,0287 / 50 = 574 мкА дегенді білдіреді. Егер h21e коэффициентінің мәні белгісіз болса, сенімділік үшін берілген транзистордың құжаттамасынан минимумды алуға болады.
Негізгі резистордың қажетті мәнін анықтау үшін. Базалық эмитенттің қанығу кернеуі 1 вольт. Бұл дегеніміз, егер басқару кернеуі 5 В болатын логикалық микросхеманың шығысынан сигнал арқылы жүзеге асырылса, онда өту кезінде 1 В төмендеуімен 574 мкА қажетті базалық токты қамтамасыз ету үшін біз аламыз :
R1 = (Uin-Ubenas) / Ib = (5-1) / 0,000574 = 6968 Ом
Кіші жағын таңдайық (ток жеткілікті болуы үшін). стандартты диапазонрезистор 6,8 кОм.
БІРАҚ, транзистордың жылдам ауысуы және жұмысының сенімді болуы үшін біз база мен эмитент арасында қосымша R2 резисторын қолданамыз және оған біраз қуат түседі, яғни резистордың кедергісін төмендету керек. R1. R2 = 6,8 кОм алып, R1 мәнін реттейік:
R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib+I (резистор R2 арқылы) = (Uin-Ubenas) / (Ib+Ubenas/R2)
R1 = (5-1) / (0,000574+1/6800) = 5547 Ом.
R1 = 5,1 кОм және R2 = 6,8 кОм болсын.
Коммутатордағы шығындарды есептейік: P = Ik * Укенас = 0,0287 * 0,5 = 0,014 Вт. Транзистор радиаторды қажет етпейді.