Лекція 1
Тема. Електронні ключі.План
"1-3" \ n
1.Призначення та параметри електронних ключів
2.Діодние ключі
3.Транзісторние ключі
1. Призначення та параметри електронних ключів
Електронні ключі входять до складу багатьох імпульсних пристроїв. Основу будь-якого електронного ключа становить активний елемент (напівпровідниковий діод, транзистор), що працює в ключовому режимі. Ключовий режим характеризується двома станами ключа: "Увімкнено" - "Вимкнено". На малюнку наведено спрощена схема і часові діаграми ідеального ключа. При розімкнутому ключі E |
U вих |
E / R |
t |
U вих |
t |
i |
i |
0 |
0 |
рис. STYLEREF 1 \ s 1. SEQ рис \ * ARABIC \ s 1 1. Схема, тимчасові діаграми струму і вихідної напруги ідеального ключа.
У реальних ключах струми, а також рівні вихідної напруги, що відповідають станам "Увімкнено" - "Вимкнено", залежать від типу і параметрів застосовуваних активних елементів і перехід з одного стану в інший відбувається не миттєво, а протягом часу, обумовленого инерционностью активного елемента і наявністю паразитних ємностей та індуктивностей ланцюга. Якість електронного ключа визначається наступними основними параметрами:
падінням напруги на ключі в замкнутому стані
струмом через ключ в розімкнутому стані
часом переходу ключа з одного стану в інший (часом перемикання)
Чим менше значення цих величин, тим вище якість ключа.
2. Діодні ключі
Найпростіший тип електронних ключів - діодні ключі. В якості активних елементів в них використовуються напівпровідникові або електровакуумні діоди.При позитивному вхідній напрузі діод відкритий і струм через нього
де
Вихідна напруга
Зазвичай
де
При цьому вихідна напруга
Як правило,
U вх |
i |
R |
U вих |
U вих |
U вих |
рис. STYLEREF 1 \ s 1. SEQ рис \ * ARABIC \ s 1 2. Схема і передавальна характеристика послідовного діодного ключа з нульовим рівнем включення.
Наведеної вище схемі відповідає нульовий рівень включення (рівень вхідної напруги, що визначає заперечення або замикання діода). Для зміні рівня включення в ланцюг ключа вводять джерело напруги зсуву
E 0 |
E 0 |
U вх |
R |
U вих |
U вх |
U вих |
E 0 |
рис. STYLEREF 1 \ s 1. SEQ рис \ * ARABIC \ s 1 3. Схема і передавальна характеристика послідовного діодного ключа з ненульовим рівнем включення.
В якості джерела
Діодні ключі не дозволяють електрично розділити керуючу і керовані ланцюга, що часто потрібно на практиці. У цих випадках використовуються транзисторні ключі.
3. Транзисторні ключі
R б |
u вх |
R к |
+ Е до |
u вих |
I k1 |
I до |
U до |
I б IV |
I б III |
I б II |
I б I |
I б = 0 |
A 2 |
A 1 |
I k2 |
U k1 |
U k2 |
рис. STYLEREF 1 \ s 1. SEQ рис \ * ARABIC \ s 1 4. Схема і характеристики режиму роботи ключа на біполярному транзисторі.
Вхідна (керуюча) ланцюг тут відділена від вихідної (керованої) ланцюга. Транзистор працює в ключовому режимі, характеризується двома станами. Перший стан визначається точкою
Час перемикання ключів на біполярних транзисторах визначається бар'єрними ємностями pn-переходів і процесами накопичення та розсмоктування неосновних носіїв заряду в базі. Для підвищення швидкодії і вхідного опору застосовують ключі на польових транзисторах.