Розрахункова схема транзисторного ключа зображена на рис. 3.1. Тип транзистора, напруга навантаження (Uн), струм навантаження (Ін) та мінімальне значення
Потрібно:
1) накреслити схему транзисторного ключа;
2) визначити напругу джерела живлення;
3) визначити номінали резисторів;
4) уточнити модифікацію типу транзистора і указати його параметри.
Теоретичні відомості
Ключем прийнято називати пристрій, який призначений для вмикання та вимикання кола навантаження під дією управляючих сигналів. На рис. 4.1 зображена схема транзис-торного ключа на біполярному транзисторі.
Найбільш поширена схема транзисторних ключів є схема із спільним емітером (СЕ).
У цій схемі вихідний струм значно більший вхідного , оскільки , ,
де β – статичний коефіцієнт підсилення струму бази. У поширених біполярних транзисторах β = 10–100.
Амплітуда вихідного імпульсу практично дорівнює встановленій напрузі джерела живлення. Напруга на базі закритого транзистора становить:
, (3.1)
де Іко – зворотній струм колектора при максимальній температурі р-n переходу.
Рис.3.1. Транзисторний ключ
Ключ буде зачинений поки напруга на базі менше граничної (порогової) напруги транзистора (Uбе. пор). Тому при відсутності відкриваючого імпульсу чи напруги:
. (3.2)
при відкритті транзистора напруга на базі дорівнює напрузі насичення (Uбе.нас), яка визначається з довідників. При їх відсутності можна вважати:
. (3.3)
Для розрахунку величини опору резистора R2 необхідно знайти вхідний струм Івх, що обумовлений відповідно відкриваючою напругою:
, (3.4)
де Ібн– струм насичення бази.
Струм насичення бази визначимо за виразом:
; (3.5)
де Еж – напруга джерела;
h21E min – мінімальне значення коефіцієнта передачі струму;
R3 – опір колекторного навантаження транзистора.
Напругу джерела живлення знаходять з відношення:
, (3.6)
де Uке нас – напруга колектор-емітер насичення, яка береться з довідників.
Знаючи UбЄ нас і Івзнаходимо опір резистора R2 буде дорівнювати:
. (3.7)
В режимі насичення струм бази повинен бути:
, (3.8)
де К – коефіцієнт насичення (1,2…1,5).
Реальний струм бази в режимі насичення визначається опором резистора R1:
. (3.9)
На підставі цього виразу визначають номінал резистора R1. Опір резистора колекторного навантаження R3 знаходять з виразу: