8 Der bipolare Transistor als Schalter
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- Eike Scholz
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1 Elekroechnisches nsiu PD Dr.-ng. habil. V. Müller 8 Der bipolare Transisor als chaler 8.1 aisches Verhalen max 0 X esspannungsgerade Ü / X Ü Überseuerungsbereich akiver ereich >0 0 E 0 ( - 0 ) O 0 EX EÜ perrbereich E Abbildung 1: / E -Kennlinienfeld eines Transisors Tr als chaler sprunghafe mschalung zwischen Überseuerungsbereich (-Diode leiend, möglichs geringe E ) / perrbereich (beide Dioden sperren) Abbildung 1. Überseuerungsbereich: Abgrenzung zum akiven ereich durch KL f ( ) bei 0 ; ndizierung der Größen mi X E Für asissrom wird gewähl: X Ü > (sicheres Durchschalen unabhängig von Parameersreuung u. Temperaur) Überseuerungsfak- X orü (ü3 5) Ü perrbereich: Grenze bei 0 ; ndizierung der Größen mi Y E chalungsechnik 10/06 VL08chTechn-Folien.doc - 1
2 Elekroechnisches nsiu PD Dr.-ng. habil. V. Müller Durch und fließ nur der essrom der gesperren -Diode: < 0 muss Vz ändern! O O 0, nA (i-tr), sark emperaurabhängig O in digialen chalungen i. a. von unergeordneer edeuung, muss genügend klein gegenüber eriebssrom X sein. wichigse Forderung: EX 0, 1V und EY müssen genügend wei auseinander liegen. 8.2 aische Dimensionierung eines Transisorschalers Allgemeine Zusammenhänge Ausgangsseie im Ein-Zusand: X EX (8-1) e ex E ey e E - 2 Abbildung 2: Gesäiger Transisorschaler X ü ü EX X (8-2) Vereinfaches E für die Eingangsseie (Abbildung 3), wonach gil: e E 2 e + E (8-3) chalungsechnik 10/06 VL08chTechn-Folien.doc - 2
3 Elekroechnisches nsiu PD Dr.-ng. habil. V. Müller e E 2 Abbildung 3: Ersazschalbild zur erechnung von und erechnungsbeispiel Für den Transisorschaler nach Abbildung 2 sind bei einer eriebsspannung 10V die Widersände, und so zu besimmen, dass folgende Kennwere erfüll sind: 2 V; 5mA; ü 4, 55 EY X Außerdem: 175; O 0; EX 0,1V ; EX 0,7V ; 2 5V a) perrbereich: ey 0 ; mi O 0 : Y 0; Y 0; EY 10V ; e 2 V (8-4) + EY 2 e b) Überseuerungsbereich: EX 1, 98kΩ ; X ü 2 (8 2) + EX X 0, ex EX X 13 e ma Die Lösungen der Gl. (8-4) und (8-5) liefern für und : ( + ) 2 ex EX EY + ex EY 65kΩ sowie EY EY e 43kΩ + 2 EY X (8-5) (8-6) chalungsechnik 10/06 VL08chTechn-Folien.doc - 3
4 Elekroechnisches nsiu PD Dr.-ng. habil. V. Müller 8.3 Dynamisches Verhalen ei höheren chalfrequenzen is eachung der chalzeien bei den Übergängen Überseuerungsbereich perrbereich nowendig: e ex ey 0 ein aus d r s f 0,9 0, Abbildung 4: Dynamisches Verhalen des Transisorschalers chalzeien (Ausgangssignal is der rom, nich die pannung): - Einschalverzögerung d : - und E-Diode gesperr Abbau der perrspannungen über den perrschichkapaziäen pos. Ladungsräger nach schwach negaiver. - Ansiegszei r : E-Diode is leifähig (Tr im akiven ereich), mi dem Aufbau einer genügend großen Ladungsrägerdiche in seig an. - peicherzei s : Abbau der Überschussladung (äigung) in der - chich durch < 0 ( Ausräumsrom ) - Abfallzei f : Übergang des Tr in den akiven ereich; -Diode gesperr; Aufbau der perrspannung durch Zufluss ensprechender Ladungsräger chalungsechnik 10/06 VL08chTechn-Folien.doc - 4
5 Elekroechnisches nsiu PD Dr.-ng. habil. V. Müller Maßnahmen zur Verkürzung der chalzei Koppelkondensaor K (Abbildung 5) Prinzipiell sind äigungsschaler bei höheren f ungünsig Übergang zu chalungen mi ungesäiger Logik ( EÜ wird nich erreich): e K Emiergekoppele Logik (Anwendung von romschalern auf der asis von Differenzversärkern, EL in inegrieren chalungen) - 2 Abbildung 5: Transisorschaler mi Koppelkondensaor choky-ttl-chalung (mi choky-diode) Abschni 9. chalungsechnik 10/06 VL08chTechn-Folien.doc - 5
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(t) -U. An dem gegebenen Hochpaß liegt der skizzierte Impuls. Man berechne und skizziere U A (t). C = 1 nf, R = 1 KΩ, U = 5 V, T 1 = T 2 = 1 µs.
Aufgabe. () () A () - T T An dem gegebenen Hochpaß lieg der skizziere zweiseiige echeckimpuls. Man berechne und skizziere A (). = µf, = KΩ, = 5 V, T = T = ms. Aufgabe. () () A () T T An dem gegebenen Hochpaß
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AO TIF 5. Nich-akgeseuere Flipflops 5.. NO-Flipflop chalung: E A zur Erinnerung: A B A B 0 0 0 0 0 0 0 E 2 A 2 Funkionsabelle: Fall E E 2 A A 2 0 0 2 0 3 0 4 Erklärungen: Im peicherfall behalen die Ausgänge
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