Решаем относительно tр

tР= τ ln N и tС= 3τ - tР

3τ – это время, в течение которого происходит полное рассасывание заряда (время окончания переходного процесса).

Для уменьшения времени рассасывания заряда необходимо уменьшать степень насыщения, а значит уменьшать ток IБ m.

Таким образом, возникает противоречие по условиям уменьшения времени включения и выключения ключа.

Для уменьшения времени переключения ключа желательно, чтобы ток базы по форме приближался к идеальной (рис. 5)

I_{Б ВЫСАС.}

I_{Б m}

I_{Б Н}

Рис. 5. Форма идеального базового тока.

Такая форма тока может быть получена при включении в базовую цепь цепочки, состоящей из емкости, которая получила название “ускоряющей” и шунтирующего ее сопротивления. Схема такого ключа представлена на рис. 6 а., временные диаграммы, поясняющие процессы, протекающие в ключе на рис. 6 б.

Передний фронт выходного импульса формируется под действием тока включения равного IБ m = UГ/RГ, так как во время переднего фронта сопротивление R1 зашунтировано заряжающимся конденсатором. По мере заряда конденсатора ток уменьшается и становится равным IБ Н= UГ/(RГ+ R1). Задний фронт выходного импульса формируется под действием высасывающего тока IБ ВЫСАС., который создается разрядом конденсатора.

а б

Рис. 6. Транзисторный ключ с ускоряющей емкостью.

Постоянная времени заряда конденсатора выбирается меньше длительности входного импульса, так как при увеличении постоянной времени конденсатора он не успеет зарядиться, ток базы будет равен IБ m и это приведет к увеличению глубины насыщения транзистора, а следовательно к увеличению времени рассасывания и снижению быстродействия ключа.

Для уменьшения времени выключения ключа используют схемы с нелинейной обратной связью на диоде Шоттки (рис. 7).

Рис. 7. Транзисторный ключ с нелинейной отрицательной обратной связью.

Входной сигнал открывает транзистор, ток базы транзистора увеличивается, а следовательно, ток коллектора так же увеличивается, напряжение на коллекторе (UК) уменьшается. Пока UК> UА диод закрыт.

UК = ЕК - IКRК

UА = IБ RБ +UБЭ

Когда UК = UА, диод открывается и через него начинает протекать ток IОС. Пусть входной ток изменится на ΔIВХ. Тогда ΔIВХ = ΔIБ + ΔIОС , но ΔIОС = ΔIК .

Учитывая связь между током базы и коллектора, имеем ΔIК = βΔIБ.

Изменение входного тока ΔIВХ = ΔIБ (1+β) и

ΔIБ = ΔIВХ / (1+β).

Следовательно, ток базы мало изменяется при увеличении входного сигнала, т.е при действии обратной связи наступает стабилизация режима и транзистор не входит в глубокое насыщение. Недостатком данной схемы является зависимость от изменения температуры.

Если в базу транзистора включить дополнительный источник ЕБ (рис. 8), то при выключении за счет этого источника возникает «высасывающий» ток IВЫС, способствующий более быстрому рассасыванию зарядов из базы. Поскольку в этом случае для открывания ключа необходимо увеличивать амплитуду входного сигнала на величину ЕБ, напряжение этого источника выбирается не более 0,5 В.

Рис. 8. Ключ с дополнительным источником смещения.