книги из ГПНТБ / Микроминиатюризация элементов радиоэлектронной аппаратуры
..pdf/у > |
(0,4 -f- 0,5) мА. При меньших управляющих |
токах значи |
тельная зависимость сопротивления ключа от / у |
позволяет, на |
|
наш |
взгляд, реализовать ключи с регулируемым |
сдвигом фаз |
в таких пределах, в которых допускается изменение модуля пе редаточной функции.
Выводы
1.При токах управления, превышающих 0,5 мА, коэффи циент передачи превышает величину 0,9 В средней части час тотного диапазона (рис. 8). Этот управляющий ток практиче ски в пять раз меньше тока, необходимого для получения та кого же коэффициента передачи на транзисторах КТ-307.
2.Оптимальным с точки зрения получения высокой повто ряемости параметров ключа и обеспечения высокой плотности элементов следует считать ток управления 1 мА (т. е. 0,5 мА на каждый транзистор). В этом случае (при £ = 3 В) число клю чей на подложке не должно превышать 10, что более чем в два раза превышает число ключей на КТ-307.
3.Высокую повторяемость фазового сдвига следует ожидать на низкоомной резистивной нагрузке (200—300 Ом). При этом следует ожидать ! /С3 1=0.85-1-0,9.
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
1. А н и с и м о в |
В. И., Г о л у б е в |
А. Г. Транзисторные модуляторы. |
М., «Энергия», 1964. |
|
|
2. Г о л у б е в |
А. Г. Интегральный |
прерыватель. Электронная техника. |
Сер. V I . Микроэлектроника. Вып. 3 (18), 1969.
УДК 621.396.666.018.78
В. М. Волков, А. А. Иванько
АНАЛИЗ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УПРАВЛЯЕМЫХ АТТЕНЮАТОРАХ
На примере |
управляемого |
аттенюатора |
ѵнр-і-п дио |
|
дах |
представлен |
метод решения задачи о нестационарных |
||
процессах амплитуды и фазы |
в линейных |
параметриче |
||
ских |
цепях. |
|
|
|
Для регулирования коэффициента усиления приемного тракта широко применяют управляемые аттенюаторы (УА), содержащие различное число управляемых нелинейных эле-
71
ментов (УЭ). Они могут быть построены по различным схемам: последовательным, параллельным, комбинированным и мосто вым.
В качестве УЭ применяют полупроводниковые диоды, уни полярные и биполярные транзисторы. Упрощенная схема ком бинированного УА с двумя диодами изображена па рис. 1.
Рис. I
Известно, что полупроводниковый диод может быть пред ставлен параллельным соединением двух нелинейных элемен тов Ra и Сд . Учитывая, что коэффициент передачи УА регули руется при малом уровне входного сигнала, считаем УА ли нейным.
Изменение коэффициента передачи УА реализуется изме нением параметров нелинейных элементов с помощью регули рующего тока или напряжения. При этом эквивалентные пара метры диода меняются во времени по закону изменения регу лирующего тока / р (по экспоненциальному закону).
Подадим на вход УА скачок радионапряжения
«вх = UMBS sin (at + -1») • |
(1) |
Если УА собран на р-і-п диодах, то при уменьшении коэф фициента передачи емкость диодов останется неизменной, а проводимость изменится по закону, изображенному на рис. 2.
Для решения задачи о нестационарном процессе амплиту ды и фазы в рассматриваемом УА составим его дифференци альное уравнение:
«вых {С, + Сг) + " в ы х (gl + gi) = «вх С, + и 8 Х g t . |
(2) |
При подаче на вход УА сигнала (1) выходной сигнал мож но представить в виде:
72
"В ых -•= U m m „ (0'sin [tot -f а (/)] , |
(3) |
где
^тпых (О — амплитуда выходного сигнала; а (/) — фаза выходного сигнала.
|
|
|
|
Рис. ? |
|
|
|
В общем случае |
|
|
|
|
|
||
|
|
7. (t) |
= |
-ь f |
« + «! (/) . |
|
(4) |
Здесь |
|
|
|
|
|
||
|
|
? — постоянная фазовая ошибка УА; |
|
||||
|
а, (^) — вариация фазы сигнала на выходе. |
|
|||||
|
|
lim а, (0 = 0 . |
|
(5) |
|||
Для решения дифференциального уравнения (2) с двумя |
|||||||
неизвестными U m B K X ( t ) |
и |
a (t) |
представим |
(1) и (4) в виде- |
|||
н вх |
= |
^отвх cos à sin K>t~\- UmBX |
sin |
ф cos <ot=k |
sin wt-\-1 |
cos cof ; (6) |
|
« e u x |
= |
^ ш в ы х ( 0 Cosa (^) sin bit + Umnu% (t) sin a ( 0 COS <ùt = |
|||||
|
|
= яг (г1) sin ш£ - f /г (0 cos ыг1 . |
(7) |
Подставим (6) и (7), а также их производные в дифферен циальное уравнение (2) :
m (t) sin at + m (t) и cos со^ - f n [t) cos Ы — n (t)<a sin <o£-j-
+ [m (t) sin Ы + n (t) cos at] {bx -f- b2 |
e T |
j _ |
cos (at— |
] = &<oib3 |
|||
— /ш b3 sin (ùt - f Âb4 sin ut i |
lb4 |
cos o>£ , |
(8) |
73
где
b +b с |
~ |
g . + g 2 + |
4 . |
<ѴГ. |
<Ѵ-І |
|
- - f . |
|
1 4 |
- e |
С, 4- С, |
' |
С, + С, |
С |
* |
0 4 ~ с, + с,
Уравнение (8) преобразуем к системе двух линейных диф ференциальных уравнений, для чего выпишем коэффициенты при m и п соответственно
|
|
m |
+ / |
) (7) |
яг |
= |
<о/і + |
Z7., , |
(10) |
|
|
/г 4 |
(О |
" |
|
|
+ /"з . |
||
|
|
= |
— м т |
|
|||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
F, (t) = bt |
+ b2e |
-• ; |
|
|
|
|
|
|
|
Fi^'kbt- |
labt; |
|
|
|
|
|
|
(H) |
|
F3 = |
Ibi |
4- &ш ô3 . |
|
|
|
|
|
||
Введем |
обозначения: |
|
|
|
|
|
|
w |
|
U(o/ |
|
|
|
|
V0 |
|
|
m o |
|
||
|
|
|
|
о |
|
ш \ |
„ |
|
/ /=•„ |
° - l X J |
|||
|
|
e |
- l . |
: . ô |
j |
: |
|||||||
тогда система (10) примет вид |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Z |
(t) |
+ |
A (/) |
Z (/) |
= |
£ Z (t) |
i |
D . |
(13) |
||||
Наряду с системой |
(13) |
|
рассмотрим |
систему |
|
||||||||
Z |
(t) |
+ |
A |
(t) |
Z (t) |
= |
\iBZ |
( 0 4- |
D , |
(14) |
|||
где 0 < p- < |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение системы |
(14) ищем в виде |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Z(t) |
= |
V |
n ' Z , ( 0 . |
|
|
(15) |
||||
|
|
|
|
|
|
( =0 |
|
|
|
|
|
|
74
Подставляя |
(15) |
в систему (14), |
получаем |
|
|
|
||
£ v.1 Zt Ц) |
+ A |
(t) £ |
ц< Z{ |
(t) |
= ѵ.В £ Zt |
(t) + |
D. |
(16) |
i=0 |
|
|
|
|
/=0 |
|
|
|
Приравняв |
в уравнении |
(16) |
коэффициенты |
при |
ц |
с оди |
наковыми степенями, получим систему для определения чле
нов |
ZL{t) (/ = 0, |
1,2,...) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Z0(t) |
|
- Ь Л ( 0 Z0(t) |
= |
|
D, |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
z, (/) |
;- л (/) z, ( о = |
z? z 0 |
( 0 |
, |
|
|
||||||||
|
|
2 . ; ( 0 + Л ( о г 2 ( 0 = ^ , ( / ) , |
|
|
( ) 7 ) |
|||||||||||
|
|
Z,(t) |
|
+ A |
(/) Z , ( 0 |
= |
BZ, |
{ |
(t) |
, |
|
|
||||
Начальные условия системы |
(17) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Zl (0) |
= о. |
|
|
|
|
|
|
|
(18) |
|
Определим |
нулевое приближение |
(Z0(t)) |
|
из |
первого |
урав |
||||||||||
нения системы |
(17) |
при условии |
(18): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Z0 |
(t) = е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(19) |
||
Подставляя |
Z0 (/) |
во второе уравнение |
системы |
(17) |
и т. д. |
|||||||||||
и учитывая нулевые начальные условия |
(18), |
получаем: |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
t |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zi ( 0 |
- |
е |
|
|
|
|
ß |
Z 0 |
( 0 |
tfx |
|
|
|||
|
|
|
|
|
' |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(20) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Z, (0 |
= |
e |
|
|
|
|
5 |
Z,_, |
(t) |
dx |
, |
|
|||
Полагая теперь в (14) |
1, |
получаем |
исходную систему |
|||||||||||||
(13), |
а ее решение в виде |
ряда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75
|
|
|
|
|
Z{t) |
= |
£ |
Zt{t). |
(21) |
|
|
|
|
|
|
|
|
i = 0 |
|
|
|
Следуя |
работе [1], можно доказать сходимость |
полученного |
||||||||
решения. Скорость сходимости |
ряда (21) больше, чем ряда |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Д/яі |
|
|
(22) |
|
|
|
|
|
|
{m — |
|
1 |
- |
Л/,) |
|
|
|
|
|
|
1) ! (т |
|
||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 и (/) |
j < |
Л7 ! |
< со |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
t |
|
t |
|
|
|
|
û{t) |
= |
г. |
> |
- I |
A(t)dt |
£ A(i)da |
S,| |
dt ; |
|
|
\ |
0 |
|
É?° |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m— |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
номер первого члена остаточного ряда. |
||||||||||
Определив из решения |
(21) |
неизвестные n(t) |
и m(t), мож |
но найти величину амплитуды и фазы выходного сигнала по формулам:
^ т В ы х ( 0 = V |
m* |
(t) |
+ n* (t) |
; |
/ л |
• |
" |
О |
( 2 3 ) |
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
1. Р и з у н В. И. Об одном методе исследования САР с переменными параметрами. «Автоматика и телемеханика», № 10, 1969.
УДК 621.374.3
А. П. Максин
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В МИКРОМОЩНОЙ ВЕНТИЛЬНОЙ СХЕМЕ НА ТРАНЗИСТОРЕ
И статье рассмотрены нестационарные явления в вен тильной схеме, выведены расчетные формулы времен пе реключения, получена формула для расчета времени пас сивного рассасывания.
Вентильная схема (рис. 1), реализующая операцию логи ческого умножения, может работать как в импульсном, так и
в потенциальном или потенциально-импульсном |
режимах. Вре |
||
менные диаграммы для импульсного режима |
работы |
показа |
|
ны на рис. 2. Как видно из эпюр, выходной импульс |
с/ В Ы хі .2 |
||
появляется лишь при наличии рабочего Uixi |
и управляюще |
||
го UBX2 |
импульсов одновременно. При появлении только ра |
||
бочего |
импульса транзистор открывается и насыщается, а с |
приходом только управляющего импульса транзистор работает как пассивный трехполюсник. В обоих случаях на выходе по является сигнал помехи UBMXl и и в ш 2 .
Рис. 1 |
|
|
|
Ниже рассматриваются переходные процессы |
в схеме для |
||
случая воздействия только рабочего импульса |
£/В З Е 1 , причем |
||
будем считать, что длительность |
входного сигнала ^ и . в х і |
соиз |
|
мерима с эффективным временем |
жизни носителей в базе. |
||
С приходом рабочего импульса транзистор открывается и |
|||
переходит в режим насыщения, при этом формируется |
фронт |
||
включения 1{ЛК В дальнейшем в течение времени |
Г и в х і |
— |
77
происходит накопление избыточных носителей. С окончанием рабочего импульса начинается процесс рассасывания носите лей из базы. Отличительной чертой этого процесса является то, что рассасывание носителей происходит при отсутствии внеш них напряжений, т. е. наблюдается так называемое пассивное рассасывание за счет рекомбинации и диффузии носителей за рядов в течение времени tv. При этом во внешней цепи течет
Рис. 2 -
постоянный ток, вызываемый разностью потенциалов, возник ших на обоих переходах при накоплении заряда в базе. Так как напряжения на переходах U(K и с7й э при рассасывании убывают по почти линейному закону [2], то разность потенциа лов в течение времени и, следовательно, ток во внешней цепи
остаются постоянными. После наступления |
равенства U6K |
— О |
||
(при коллекторном |
рассасывании) или ІІбъ |
— 0 |
(при эмиттер- |
|
ном рассасывании) |
происходит окончательная |
эвакуация |
из |
быточных носителей из базы, при этом формируется фронт вы ключения транзистора .
Произведем качественный анализ каждого из этапов пере ключения в отдельности, для чего воспользуемся методикой непосредственного решения уравнения диффузии с учетом ограничений, аналогичных указанным в работе [I].
78
ФОРМИРОВАНИЕ ФРОНТА ВКЛЮЧЕНИЯ (<П
Для нахождения времени вхождения транзистора в режим насыщения необходимо решить уравнение диффузии
д-р (х, |
t) |
р |
(х, |
t) - |
р„ |
|
|
|
ар |
( х , |
/ ) |
(1) |
|
дх> |
|
|
ч |
|
|
D„ |
|
|
dt |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
с граничными условиями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
др |
(х, |
t) |
|
|
|
U„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
дх |
|
|
(l~-a)R6qSD„ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
р (х, |
0 | ^ , ѵ / |
= |
О |
|
|
|
|
|
|
и начальным условием |
|
t) |,=о |
= |
|
|
|
|
|
|
||||
где |
|
|
|
р |
(х, |
рп |
, |
|
|
|
|
||
D„ |
- |
коэффициент диффузии |
дырок |
в области базы; |
|||||||||
q |
|
диффузионная длина дырок; |
|
|
|
|
|
||||||
— з а р я д электрона; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
5 — площадь эмиттерного и коллекторного |
переходов; |
||||||||||||
W — ширина базы; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
рп |
— равновесная |
концентрация дырок в базе; |
|
||||||||||
ІУтШ |
— амплитуда рабочего импульса. |
|
|
|
|
||||||||
На основании метода Фурье решение уравнения |
(1) может |
||||||||||||
быть представлено в виде степенного |
ряда |
|
|
|
|
||||||||
Pi (X> |
t) = Pn + |
|
|
|
|
|
th |
W |
|
|
|||
|
(1 - «)R6qSDp |
|
L |
|
|
||||||||
— p. sch |
|
w |
ch |
x |
, |
i |
|
U т в х і |
|
s h |
|
|
|
|
|
L„ |
~vL" |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
(l-x)R6qSOp |
|
|
||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
U„ |
|
qSDp X |
|
|
|
+ |
II) |
W |
|
1)к '«кР„ |
- |
(l |
_ a) R6 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
X |
cos |
).K x |
exp |
|
|
|
|
|
|
00 |
|
Как показано в работе [1], можно ограничиться |
|
нулевым |
|||||||||||
приближением. С учетом этого получаем |
|
|
|
|
|
79