нечное выходное напряжение Если бы точка с совпадала с началом координат, такого несоответствия не было бы, ко величины Иът и

все же различались бы из-за наклона характеристик. Таким образом, транзисторному прерывателю свойственны два вида погрец!-носуей: погрешность сдвига и погрешность наклона. Очевидно, что оба типа погрешностей имеют тем меньшее значение, чем больше сигнал (см. случаи Us и Uxi. на рис. 15-8,а). Если вьшолняется условие IL/jjxl > fExi. то погрешность прерывателя невелика причем положительным 11 соответствует отрицательная погрешность (бвых < Ubk), а отрицательным t/x - положительная погрешность (Ug, > и

Для количественной- оценки погрешностей нужно знать координаты точки с и дифференциальные сопротивлекия обеих характеристик. Считая, что наклон линии запирания соответствует некоторому сопротивлению Rg (которое учитывает утечки, ток термогенерации в переходе и другие факторы), получаем:

/с = /ко + адз. (15-17)

Напряжение в точке с можно найти, подставив 1= 1с формулу (15-10а):

В практических случаях ток базы достаточно велик, так что можно пренебречь вторым и третьим слагаемыми в числителе и знаменателе (}5-18а). Тогда получается весьма простое выражение, совпадающее с (15-10в):

\Uc\--. (15-186)

Наклон линии запирания характеризуется принятым выше сопротивлением R (обычно не меньше 1 МОм), а наклон линии отпирания- сопротивлением Ro = вых.н 1см. (15-136)1. Обычно Ro составляет несколько ом.

Необходимо иметь в виду, что параметры /, (/ и R существенно зависят от температуры. Расчет этих зависимостей в принципе несложен, если известны функции р (Т) и (Т). С увеличением температуры следует ожидать увеличения тока (особенно у германиевых транзисторов), некоторого уменьшения напряжения {/, а также уменьшения обоих сопротивлений. Все эти изменения вызывают изменения модулированного напряжения при неизменном входном сигнале и, следовательно, равносильны дрейфу последнего.

Большое распространение в прерывателях имеет инверсное включение транзистора (рис. 15-8, б), которое по сравнению с нор-

* На рис. 15-8, а и б выходное напряжение есть разнос1Ъ абсцисс точек я и 6, в которых линия нагрузки пересекается с характеристиками = const и /б= const.

мальным включением обеспечивает меньшие ток 1с и напряжение Uc-Такой ключ часто обозначают буквами ОК, хотя в данном случае эмиттерный переход работает сотрицательным смещением, что не соответствует определению включения ОК (рис. 4-3). Поэтому ниже мы будем ставить обозначение ОК в кавычки.

В ключах ОК ток Iq есть ток эмиттера при запертых переходах, когда на базу задано положительное смещение fg, а сигнал < б-Используя выражение (15-1а) и вводя, как в схеме ОЭ, сопротивление Rs, получаем:

= ---- -

Напряжение Uc можно найти, заменив в формуле (15-10а) ток /к на-/э - /б и подставив 4 = 1с, где /с < 0. Кроме того, поскольку {/эк = -fKa. нужно изменить знак в формуле (15-10а). Тогда

(/, = ,n4±i5. (,6.20.)

б + -кО c/V+Pn)

Практически, как и в схеме ОЭ, можно пренебречь последними двумя членами в числителе и знаменателе и получить упрощенное выражение:

Wc\-P. (15-206)

Поскольку Рлг Р/, напряжение Uc в ключе О/С получается по крайней мере на порядок меньше, чем в ключе ОЭ, что, конечно, является большим преимуществом первого. Следует, однако, иметь в виду, что значения р в области малых токов могут существенно отличаться от номинальных, особенно у кремниевых транзисторов (§ 4-6). Сопротивления Rn Rgb ключе ОК можно считать такими же, как в ключе ОЭ.

Формулы (15-18) и (15-20) не учитьшают падения напряжения в сопротивлениях слоев г (для нормального включения) или г (для инверсного включения ОК ). Между тем эти падения напряжения (особенно на сопротивлении г могут быть существенными, поскольку через указанные сопротивления протекает не только сравнительно малый выходной ток, но и значительно больший управляющий ток базы. Таким образом, более точными выражениями будут:

\m-+hra, (15-21а)

для нормального включения и . .

f/c. = T + VKK (15-216)

для инверсного включения ( ОК ).

Пусть, например, используется транзистор с параметрами Рд, = 50, Р,= 5, ээ ~ кк ~ 10 Ом и пусть /g = 1 мА. Тогда iPj-Zj - 5 мВ, lr = 1 мВ, Ф7-/Рд, = 0,5 мВ и fr - 10 мВ. Как видим, при нормальном включении омическая поправка не очень существенна, тогда как при инверсном включении она является основной составляющей остаточного напряжения. В результате последнее оказывается для инверсного включения ( ОК ) больще, чем для нормального (ОЭ).

Из выражений (15-21) ясно видно, что напряжение Vc растет с увеличением тока /g. Однако в области малых базовых токов напряжение Uc растет суменьшением тока /б, так как при этом транзистор постепенно выходит из насыщения [см. формулы (15-18а) и (15-20а)]. Таким образом, функция Uc (h) имеет минимум. В принципе этот минимум нетрудно найти, добавляя в правые части (15-18а) и (15-20а) соответственно члены -1(Гэз и -/бкк и дифференцируя по /g. В общем случае выражения получаются громоздкими. Они упрощаются, если пренебречь тепловыми токами (поскольку в прерывателях чаще используются кремниевые транзисторы) и положить Ptv Р/ + 1 и /g /с- Тогда для нормального включения оптимальный ток базы имеет вид:

б. опт

Для инверсного включения нужно заменить г на г и поменять индекс при коэффициенте р.

Очевидно, что оптимальный ток при инверсном включении будет меньще, чем при прямом. Обычно значение /б.опт лежит в пределах от долей миллиампер до нескольких миллиампер. Заметим, что формула (15-22) является весьма приближенной, так как при ее выводе не учитывались зависимость Р (/б), а также особенности высокого уровня инжекции Последний фактор проанализирован в статье [150]. Результатом является замена линейного соотнощения Uq-I

в области больших токов [см. (15-21)] соотношением t/~ g.

Для прерывателей, используемых в усилителях постоянного тока, исключительную роль играет стабильность точки с, в первую очередь стабильность напряжения Uc (ток /с для кремниевььх транзисторов несуществен и его нестабильностью можно пренебречь). В § 15-2 отмечалось, что температурный коэффициент напряжения f/кэ очень мал, если ток /б заметно превышает тепловые токи. При этом, однако, не учитывались зависимости р (Т) и г сп (последняя - для инверсного включения ОК ). Учитывая, что параметры р и увеличиваются с ростом температуры, приходим к выводу, что результирующая температурная чувствительность может иметь разные знаки в зависимости от тока базы, поскольку от него зависят значения р и Этот вывод подтверждается на практике [1511: при токах базы, близких к оптимальному значению (15-22), температурная чувствительность может составлять всего несколько микровольт на градус, тогда как при больших и особенно меньших