Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Переходные процессы в транзисторе и методы расчета импульсных схем

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.11.2023

Размер:

6.65 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 1616

В некоторых случаях исходные дифференциальные уравнения содержат производные по зависимой переменной. Для их решения

	необходимо .выполнить интегри
	рование по .этой переменной. При
	этом возникает трудность,	так
	как интегратор, входящий в со
	став АВМ, может выполнять ин
Рис 73	тегрирование только по времени,.
	которое служит независимой	пе
	ременной.

Для того чтобы выполнить интегрирование, в этом случае ис пользуется следующий прием. Пусть нам необходимо найти интег

рал от производной где и — зависимая переменная. Соответ

ствующее выражение можно преобразовать следующим образом:

J du	J du dt
Полученное соотношение	представлено структурной схемой

рис. 7.3.

Таким образом, для выполнения интегрирования по независи мой переменной на АВМ необходимо знать производную По време ни для этой переменной.

§ 7.2. Структурная схема модели транзистора

Для построения структурной схемы, описывающей транзистор, необходимо смоделировать его эквивалентную схему. Рассмотрим вначале эквивалентную схему входной цепи транзистора, изобра

женной		на	рис. 7.4.		Эта часть .
схемы определяет основные про- _
цессы в транзисторе, в дальней
шем на ее основе будет построе
на полная модель транзистора.
Составим			систему		дифферен
циальных		уравнений,			описываю
щих эту схему. В качестве пере
менных,. описывающих ее состоя
ние,	используем			напряжение		на
эмиттерном. переходе ид и приве								Рис. 7.4
денный ток			эмиттерного перехо				пока	считать иеизменной.
да	/* .	Емкость		эмиттера		будем
Ток через диод i*					согласно	(4.12)	определяется уравнением
					и = Гге'т .			(7.2)

151.

Эта функция	является	решением дифференциального уравнения
с начальным	условием	i* = /* при ил= 0, которое содержит про

изводную ,по зависимой переменной.

Таким образом, рассматриваемая схема описывается двумя диф ференциальными уравнениями:

(7.3)

dux	Фг	’
dua 1 /	К	- ч	(7.4)
d t ' c A	*dt	‘д+1б)	(7.4)
d t ' c A	*dt	‘д+1б)
•с начальными условиями г* 1= /*	и ыд] = 0

I «д=°

При программировании этой системы воспользуемся приемом, •описанным в § 7.1, который позволяет выполнить интегрирование по зависимой переменной. В данном случае это равносильно ис пользованию тождества

(7.5)

duA dt dt

Соответствующая структурная схема приведена на рис. 7.5. По

лученная схема, однако, практически не может быть осуществле на, так как начальное значение /* меньше'уровня помех. Из этого

положения можно выйти, применив в схеме реле (рис. 7.6). В этом случде до тедпор, пока напряжение ил меньше порогового

значения £/иор, ток остается равным нулю, так как соответст вующая точка схемы присоединяется к нулевому потенциалу. Про исходит моделирование процесса заряда емкости Са током £б- В тот момент, когда напряжение ид достигнет порогового значения, про-

152

исходит переключение контактов реле и моделируется уже полная схема.

Ошибка, вносимая такой схемой, невелика, так как ток »*

очень быстро растет с увеличением ия.

Нелинейность емкости Сэ может быть учтена включением а

структурную схему нелинейного блока (рис. 7.7).

Рис. 7.7

Перейдём теперь к составлению структурной схемы для полной эквивалентной]схемы транзистора в активном режиме (рис. 7.8а). В этойсх^це не учитывается зависимость величин емкостей пе реходов от напряжения. Сопротивление базы также считается не изменным.

Энергетическое, состояние транзистора определяется тремя ве личинами: напряжениями на переходах иа и ит и током «* . Выбе

рем их в качестве переменных для описания состояния транзис тора.

153

Система дифференциальных уравнений для рассматриваемой гхемы может быть записана в следующем виде:

Рис. 7.9

|54

Структурная схема, соответствующая этой системе уравнений, представлена па рис. 7.9. В ней учтены приемы, приведенные при рассмотрении входной цепи транзистора.

Таким образом, здесь принимается, что внешним воздействием


на транзистор		являются	токи Тб и i*		а напряжения ид и иш< и
ток i*	являются их следствием. На структурной схеме получены
также величины ика и ее производ
ная, которые		окажутся	полезными.
При этом используется соотношение
(рИС. 7.86) Ннэ= Ид+ Ыдк.
Ниже структурную схему, обес
печивающую		указанные	зависимо
сти, будем -представлять с помощью
блок-схемы ,рис. 7.10.
В полученных выше структурных
схемах транзистора характеристика
•перехода (7.2) получилась				как ре	Рис. 7.10
шение	дифференциального			уравне

ния. Это приводит к необходимости использования в структурной схеме ^множительного блока и, следовательно, усложняет ее.

Рассмотрим способ построения модели транзистора, в которой характеристика перехода задается с помощью нелинейного блока. В качестве такого элемента может, например, использоваться схе ма, .воспроизводящая преобразованную характеристику образцово

го диода [46].

Проинтегрируем первые два уравнения системы (7.6). Физиче ски это означает, что состояние транзистора вместо тока характе ризуется накопленным в базе зарядом. Такой подход при анализе переходных процессов в транзисторе с помощью АВМ был приме

нен Э. Вейнером.					транзистор находится в со
Будем полагать, что в момент /= 0					транзистор находится в со
стоянии, соответствующем следующим значениям переменных:
	(0) =	7пор,		Ид (0) = t^nopi		идк (0) •
В этом случае система уравнений примет вид
“ д =	Фт-1п	Ч
		Ч
	4~	дк		Скидк (0)	С3ид	C J J n0p +
	4~	Aiop	.	\| д'1dt-рJб*		dtj,	(77>
			.	!	М	'	(77>
	I f			о	о	•*
dUnU	I f	Q •*		I

Структурная схема, построенная по этой системе уравнений, изображена на рис. 7.11. Она описывает переходные процессы в

155

транзисторе в активном режиме при условии, что напряжение на эмиттерном переходе превосходит пороговое.

В дайной структурной схеме не может быть получено точное значение производной dul<0[dt, так как в схеме нет производной dujjdt. Однако в рассматриваемом режиме обычно выполняется со-

Рис. 7.12

Рис. 7.13

156

отношение \|^3-\| <		поэтому в большинстве случаев можно
полагать	« ^5!?.
dt	dt

Структурные схемы типовых транзисторных каскадов можно представить с помощью простых блок-схем, приведенных на рис. 7.12—7.14. Здесь структурная схема нагрузочных элементов

Рис. 7.14

Рис. 7.15

также выражена блок-схемой. Часто встречается на практике активно-емкостная нагрузка. Этот случай показан на .рис. 7.15. Структурная схема соответствует дифференциальному уравнению

			Л И ТЕРА ТУ РА
1.	Х а р к е в и ч А. А. Основы радиотехники. М., Связьнздат,					1962.
2.	Г о н о р о в е к нй		И. С. Радиотехнические	цепи	и сигналы,	т. I. Изд-во
«Советское радио», 1966.			The Transient Response	of Damped Linear			Networks.
3.	E l m o r e	W. С.
«Journal of Applied Physics», January 11948.					и импульсных		схемах и
4.	А ш а р	К. Г. Метод оценки величины задержки

характеристика переключения транзистора. Экспресс-информация, сер. «Электро

ника», № 12, 1965.

методы

анализа

переходных

процессов.

М а м о н к и н И. Г. Импульсные

М., изд-во «Советское радио», 1966.

технике. Судпромгнз,

1963.

Ш а ц С. Я. Транзисторы

в импульсной

7. Ф а й з у л а е в

Б. Н.

Переходные процессы в транзисторных

каскадах.

М., изд-во «Связь», 1968.

анализа

переходных

процессов,.

8. Г а в р и л о в Г. К. Приближенные методы

М., нзд-во «Советское радио», 1966.

Р. Элементарная

теория обобщен

М и к у си н е к и й Я.,

С и к о р с к и й

ных функций, вып. I. ИЛ, 1959.

Б. И. Переходные

процессы

обоб

10. Р о з е и ф е л ь д

А. С., Я х н н с о п

щенные функции. Изд-во «Наука», 1966.

полупроводниковых

приборов.

М...

11.

Ф е д о т о в

Я-

А.

Основы

физики

изд-во «Советское радио», 1963.

Л. К.,

Ш и п к о в

А. Д . Полупроводни

12. П а с ы н к о в

В. В.,

Ч и р к н и

ковые приборы. «Высшая школа», 1966.

13. Н а н а в а т и

Р. П. Введение

полупроводниковую

электронику. Изд-во

«Связь», 1965.

14. П и к у с

Г. Е. Основы

теории

полупроводниковых

приборов. Изд-во-

«Наука», 1965.

15. М и д д л б р у к Р. Д .

Введение

теорию транзисторов.

Атомиздат,

1960.

И. П. Основы

теории транзисторов

транзисторных,

16. С т е п а н ен к о

схем. Изд-во «Энергия», 1967.

* ! 17. Ш т а г е р

В. В. Полупроводниковые приборы в импульсных

коммута

ционных схемах. Госэнергоиздат,

1963.

18. С а м о х в а л о в

М. М.

Германиевые

сплавные

диффузионные

трноды.

Госэнсргонздат, 1962.

19. С п и р н д о н о в

Н. С.,

В е р т о г р а д о в

В. И.

Дрейфовые

транзисто

ры. М., изд-во «Советское радио», 1964.

и частотно-фазовая характеристики

ко

20. А г а х а и я и

Т. М. Переходная

эффициента передачи

тока

дрейфового

триода.

«Радиотехника», т. 14,

№

12,

1959.

В. И. О

расчете переходных процессов в

дрейфовых

тран

21. Ш в е й к и н

зисторах методом заряда. «Радиотехника и электроника», VIII, №

1963.

22.

Б е р м а н

Л.

С.

Нелинейная

полупроводниковая емкость.

Фнзматгиз,

1963.

Г. Б. Таблицы

интегралов и

другие математические

формулы.

23. Д ъ а й т

Изд-во «Наука», 1966.

24. Коллектив авторов. Многослойные полупроводниковые структуры. Рига,

изд-во «Зинатне», 1967.

25. М о р у г и н Л . А. Импульсные устройства с запаздывающей обратной связью. Изд-во «Советское радио», 1961.

158

2G. П о п о D И. А. Переходные процессы в плоскостном кристаллическом триоде при включении скачка напряжения. Сб. «Полупроводниковые приборы и

их применение», вып. 2. М., нэд-ио «Советское радио»,						1957.
27. A s h a r	К.	G.,	G o s h	II. N., A l d r i g e A.		W„	P a t t e r s o n L. J.
Transient Analysis		and	Device Characterization of ACP Circuits. «IBM Journal
of Research and	Development», vol. 7, No. 3, July				1963.		переходных процессов
28. М е д о л у ж и о			И. Г.,	К а т а н о в И. Л.	Расчет

в полупроводниковых триодах методом заряда. Сб. «Полупроводниковые при

боры и их применение», вып.				13. М., «Советское радио», 1965.					on Electron—De
29. S р а г к е ь J. J. Device Modeling. «IEEE							Transactions
vices», vol. ED -14, No. 5, May 1967.
30. L i n d h о 1 m		F. .A.,		H a m i l t o n	D. J.		A	Systematic	Modeling Theory
for Solid State Devices. «Solid-State Electronics», vol. 7, 1964, p.										771.
31.	Г а м и л ь т о н ,		Л и н д х о л м ,		Н е й р ад .			Сравнение		моделей плос
костных	транзисторов		на больших сигналах. Труды института							инженеров по
электротехнике и радиоэлектронике, № 3, март 1964 (русский перевод).
32.	Б у д и н е к и й		Я.	Транзисторные		переключающие схемы. М., изд-во
«Связь», 1965.
33.	А г а х а н я и	Т. М. Электронные			ключи		и	нелинейные	импульсные уси
лители. М., изд-во «Советское радио», 1966.						плоскостных полупроводниковых
34. Э б е р е и М о л л .				Характеристики
триодов	при ‘больших		сигналах. «Вопросы			радиолокационной				техники», № 4,
1956.

35.М о л л . Переходная характеристика плоскостных триодов при больших сигналах. «Вопросы радиолокационной техники», № 2, 1956.

36.L i n v i i l J. G. Lumped Models of Transistor^ and Diodes. «Proc. IRE», vol. 46, June 1958, p. M41.

37. S p a r k e s J. J.,		В e a u f о у	R.	The Junction Transistor as		a Charge
Controlled Device. «Proc. IRE», December				1957, p. 1740.	с учетом	изменений
38. А г a x а и я н T. M. Анализ дрейфового транзистора
подвижности и времени жизни носителей. «Радиотехника и электроника», т. IX,
№ I, 1964.	Н. N. A	Distributed	Model of the Junction Transistor and its
39. G h o s h
Application in	the Prediction of the		Emitter—Base Diode		Characteristic, Base

Impedance, and Pulse Response of the Device. «IEEE Transactions on Electron

Devices», vol. ED-12, No. 10, October 1965.
40. G h o s h	H. N., Moneda F. H.,		D o n о N. R. Computer-Aided Transistor
Design, Characterization, and Optimization. «Solid-State						Electronics»,	vol.	10,
1967, p. 705.						Ю. А. Каменецкого и
41. Транзисторы. Коллектив авторов под редакцией
И. Ф. Николаевского. М., изд-во «Советское радио», 1968.
42. Н и к о л а е в с к и й		И. Ф. Эксплуатационные параметры н особенности
применения транзисторов. М., Связыгздат, 1963.					вычислительной технике. М.,
43. К о т т	В. М. и 'др. Туннельные диоды в
«зд-оо «Советское радио», 1967.
44. Л е в и н	Л. Методы	решения технических			задач	с использованием		ана
логовых вычислительных машин. Изд-во «Мир», 1966.
45. Д е п ь я н. Анализ цепей методом переменных состояний. «Электроника»,
№ 26,1966.		З д р о к А. Г,		Моделирование параметров			н режи
46. М а т в е е в М. М.,
мов работы полупроводниковых диодов			на	аналоговых		вычислительных маши

нах. Сб. «Полупроводниковые приборы а их применение», вып. 20. Изд-во «Со ветское радио», 1968.

			ОГЛАВЛЕНИЕ			Стр.

Список	основных	обозначений .
Предисловие
	Г л а в а 1. МЕТОД МОМЕНТОВ II СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ
		ИНЕРЦИОННЫХ СВОЙСТВ ТРАНЗИСТОРА
§	1.1. Динамические характеристики линейной системы ■ .........................................
§	1.2. Метод	м о м е н т о в ..........................................................................................................		параметров для описания сигналов различных
§ 1.3. Применение интегральных
§	классов н		их графическая	т р а к т о в к а .................................................................
	1.4. Приближенное представление сигналов с помощью моментов
§	1.3. Динамические характеристики т р ан зи сто р а .........................................................
	Г л а в а		2. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНЗИСТОРЕ
§2.1. Физические			процессы D полупроводниковом приборе
§	2.2. Время	п р о л е т а ...........................................................................................................			идеализированной модели	транзистора
§ 2.3. Анализ		переходных процессов в
§ 2.4. Описание переходных процессов					в транзисторе с помощью	заряда в базе
§ 2.5. Толщина и			емкость р -л - н с р е х о д а .................................................
§ 2.6. Технологические факторы,				определяющие параметры транзистора
Г л а в а 3. СВЯЗЬ МЕЖДУ ДИНАМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
	ТРАНЗИСТОРА II ИХ ПРИБЛИЖЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
§ 3.1. Связь		динамических п а р а м е т р о в .........................................................................
§ 3.2. Приближенные выражения				коэффициента п е р е д а ч и .........................................
§ 3.3. Оценка		начального запаздывания переходной характеристики

§3.4. Представление динамических характеристик с помощью дробно-рацио нальных функций ..................................................................................................

§ 3.5. Частные с л у ч а и .................................................................................................

§ 3.6. Импульсные х а р а к т е р и с т и к и .................................................................

§ 3.7. Основные

р е зу л ь т а т ы .........................................................................................

Г л а в а

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ

СХЕМА ТРАНЗИСТОРА

§ 4.1. Исходные положения для выбора

эквивалентной схемы . .

.•

§ 4.2. Эквивалентная

схема

теоретической модели транзистора

§ 4.3. Эквивалентная

схема

т р ан зи сто р а .................................................................

§ 4.4. Упрощенные эквивалентные схемы

тр ан зи сто р а

.........................................

§ 4.5. Эквивалентная схема для малого

с и г н а л а .................................................

.§

4.6. Эквивалентная

схема

для

всех режимов

р а б о т ы .................................

сигнала .

§ 4.7. Обзор эквивалентных

схем транзистора

для большого

$ 4.8. Эквивалентная схема транзистора

с распределенными

постоянными .

§ 5.1. Граничные частоты теоретической

модели

. .

. •

5.2. Частные с л у ч а и .................................................

. . . .

эмиттером

126

§ 5.3. Измерение граничных частот транзистора

о схеме с общим

§ 5.4. Измерение

граничных

частотв схеме с общей базой . .

130

5.5. Основные

р е зу л ь т а т ы ..................................

135

Г л а в а 6. АНАЛИТИЧЕСКИЕ СЦОСОБЫ

РАСЧЕТА

. §

6.1. Методика

аналитических

расчетов . . .

G.2. Простейшая нелинейная

задача

. ' .

§ 6.3. Расчет переходных процессов в инверторе

Г л а в а 7. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ

ПРОЦЕССОВ

НА АНАЛОГОВЫХ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ

§ 7.1. Методика программирования задач

. . .

7 2. Структурная схема модели транзистора

Литература

* .

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 1616

Соседние файлы в папке книги

#
12.11.20231.58 Mб10Переработка полимеров..pdf
#
20.11.20238.16 Mб8Переработка углеводородных газов.-1.pdf
#
12.11.20234.29 Mб4Переработка углеводородных газов..pdf
#
12.11.202320.67 Mб21Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и аппараты.pdf
#
12.11.20238.03 Mб0Пересадочные узлы на линиях метрополитена глубокого заложения..pdf
#
12.11.20236.65 Mб5Переходные процессы в транзисторе и методы расчета импульсных схем..pdf
#
12.11.202311.54 Mб1Переходные процессы в электрических системах..pdf
#
12.11.20235.69 Mб6Переходные процессы в электрических цепях, содержащих машины переменного тока..pdf
#
12.11.202313.41 Mб3Переходные процессы в электродвигательной нагрузке систем промышленного электроснабжения..pdf
#
19.11.202335.08 Mб1Переходы через водотоки..pdf
#
12.11.202313.7 Mб2Периодические кусочно-однородные упругие структуры..pdf