Когато работите със сложни схеми, е полезно да използвате различни технически трикове, които ви позволяват да постигнете целта си с малко усилия. Един от тях е създаването на транзисторни ключове. Какво са те? Защо трябва да се създават? Защо се наричат още "електронни ключове"? Какви са характеристиките на този процес и на какво трябва да обърна внимание?
От какво представляват транзисторните превключватели
Те са направени с полеви или биполярни транзистори. Първите са допълнително разделени на MIS и ключове, които имат контролен p-n преход. Сред биполярните се разграничават ненаситени. 12-волтов транзисторен ключ ще може да отговори на основните нужди на радиолюбител.
Статичен режим на работа
Анализира частното и публичното състояние на ключа. Първият вход съдържа ниско ниво на напрежение, което показва логически нулев сигнал. В този режим и двата прехода са в обратна посока (получава се прекъсване). И само термичният може да повлияе на тока на колектора. В отворено състояние на входа на ключа има високо ниво на напрежение, съответстващо на сигнала на логическата единица. Възможно е да се работи в два режимаедновременно. Такава производителност може да бъде в областта на насищане или линейната област на изходната характеристика. Ще се спрем на тях по-подробно.
Насищане на ключове
В такива случаи транзисторните връзки са отклонени напред. Следователно, ако базовият ток се промени, тогава стойността на колектора няма да се промени. При силициевите транзистори е необходимо приблизително 0,8 V, за да се получи отклонение, докато при германиеви транзистори напрежението се колебае в рамките на 0,2-0,4 V. Как се постига ключово насищане като цяло? Това увеличава базовия ток. Но всичко има своите граници, както и нарастващото насищане. Така че, когато се достигне определена текуща стойност, тя спира да се увеличава. И защо да извършвате насищане на ключове? Има специален коефициент, който показва състоянието на нещата. С неговото увеличаване се увеличава капацитетът на натоварване, който имат транзисторните превключватели, дестабилизиращите фактори започват да влияят с по-малко сила, но производителността се влошава. Следователно, стойността на коефициента на насищане се избира от компромисни съображения, като се фокусира върху задачата, която ще трябва да бъде изпълнена.
Недостатъци на ненаситения ключ
И какво се случва, ако оптималната стойност не е достигната? Тогава ще има такива недостатъци:
- Напрежението на публичния ключ ще падне и ще загуби до около 0,5 V.
- Устойчивостта към шум ще се влоши. Това се дължи на повишеното входно съпротивление, което се наблюдава при клавишите, когато са в отворено състояние. Следователно смущения като скокове в тока също ще доведат допромяна на параметрите на транзисторите.
- Наситеният ключ има значителна температурна стабилност.
Както можете да видите, този процес все още е по-добре да се извърши, за да се получи в крайна сметка по-съвършено устройство.
Изпълнение
Този параметър зависи от максимално допустимата честота, когато може да се извърши превключване на сигнала. Това от своя страна зависи от продължителността на преходния процес, който се определя от инерцията на транзистора, както и от влиянието на паразитните параметри. За да се характеризира скоростта на логически елемент, често се посочва средното време, което възниква, когато сигналът се забави, когато се предава към транзисторен ключ. Веригата, която го показва, обикновено показва точно такъв среден диапазон на реакция.
Взаимодействие с други ключове
Елементи за свързване се използват за това. Така че, ако първият ключ на изхода има високо ниво на напрежение, тогава вторият се отваря на входа и работи в посочения режим. И обратно. Такава комуникационна верига значително влияе на преходните процеси, които възникват при превключване и скоростта на клавишите. Ето как работи транзисторният ключ. Най-разпространени са схеми, в които взаимодействието се осъществява само между два транзистора. Но това изобщо не означава, че това не може да се направи от устройство, в което ще се използват три, четири или дори повече елемента. Но на практика е трудно да се намери приложение за това,следователно, работата на транзисторен ключ от този тип не се използва.
Какво да избера
С какво е по-добре да се работи? Нека си представим, че имаме обикновен транзисторен превключвател, чието захранващо напрежение е 0,5 V. След това с помощта на осцилоскоп ще бъде възможно да се заснемат всички промени. Ако токът на колектора е настроен на 0,5 mA, тогава напрежението ще спадне с 40 mV (базата ще бъде около 0,8 V). По стандартите на задачата можем да кажем, че това е доста значително отклонение, което налага ограничение върху използването в редица вериги, например в аналогови сигнални превключватели. Поради това те използват специални полеви транзистори, където има контролен p-n преход. Техните предимства пред биполярните им братовчеди са:
- Малко количество остатъчно напрежение на ключа в състояние на окабеляване.
- Високо съпротивление и в резултат на това малък ток, който протича през затворен елемент.
- Ниска консумация на енергия, така че не е необходимо значително контролно напрежение.
- Възможно е превключване на електрически сигнали на ниско ниво, които са единици микроволта.
Транзисторният релеен ключ е идеалното приложение за тази област. Разбира се, това съобщение е публикувано тук единствено, за да могат читателите да имат представа за тяхното приложение. Малко знания и изобретателност - и възможностите за реализации, в които има транзисторни превключватели, ще бъдат измислени много.
Пример за работа
Нека разгледаме по-отблизо,как работи обикновен транзисторен ключ. Превключваният сигнал се предава от един вход и се отстранява от друг изход. За заключване на ключа към порта на транзистора се прилага напрежение, което надвишава стойностите на източника и изтока със стойност, по-голяма от 2-3 V. Но в този случай трябва да се внимава да не надхвърлят допустимия диапазон. Когато ключът е затворен, съпротивлението му е относително голямо - повече от 10 ома. Тази стойност се получава поради факта, че обратният ток на отклонение на p-n прехода допълнително влияе. В същото състояние капацитетът между превключваната сигнална верига и управляващия електрод се колебае в диапазона от 3-30 pF. Сега нека отворим транзисторния ключ. Схемата и практиката ще покажат, че тогава напрежението на управляващия електрод ще се доближи до нула и е силно зависимо от съпротивлението на натоварването и характеристиката на превключваното напрежение. Това се дължи на цялата система от взаимодействия на порта, изтичане и източник на транзистора. Това създава някои проблеми при работа в режим на прекъсвач.
Като решение на този проблем са разработени различни вериги, които стабилизират напрежението, което протича между канала и порта. Освен това, поради физическите свойства, дори диод може да се използва в това качество. За да направите това, той трябва да бъде включен в посоката напред на блокиращото напрежение. Ако се създаде необходимата ситуация, диодът ще се затвори и p-n преходът ще се отвори. Така че когато превключваното напрежение се промени, то остава отворено и съпротивлението на неговия канал не се променя, между източника и входа на ключа, можетевключете резистора с високо съпротивление. А наличието на кондензатор значително ще ускори процеса на презареждане на резервоарите.
Изчисление на транзисторния ключ
За разбиране давам пример за изчисление, можете да замените вашите данни:
1) Колектор-емитер - 45 V. Обща разсейвана мощност - 500 mw. Колектор-емитер - 0,2 V. Гранична честота на работа - 100 MHz. База-емитер - 0,9 V. Ток на колектора - 100 mA. Статистически текущ коефициент на трансфер – 200.
2) 60mA резистор: 5-1, 35-0, 2=3, 45.
3) Рейтинг на съпротивлението на колектора: 3,45\0,06=57,5 ома.
4) За удобство приемаме стойността на 62 ома: 3, 45\62=0, 0556 mA.
5) Ние считаме базовия ток: 56\200=0,28 mA (0,00028 A).
6) Колко ще бъде на базовия резистор: 5 - 0, 9=4, 1V.
7) Определете съпротивлението на основния резистор: 4, 1 / 0, 00028 \u003d 14, 642, 9 Ohm.
Заключение
И накрая, за името "електронни ключове". Факт е, че състоянието се променя под влияние на тока. И какво представлява той? Точно така, съвкупността от електронни такси. Оттук идва и второто име. Това е всичко. Както можете да видите, принципът на действие и разположението на транзисторните превключватели не са нещо сложно, така че разбирането на това е изпълнима задача. Трябва да се отбележи, че дори авторът на тази статия трябваше да използва референтна литература, за да освежи собствената си памет. Ето защо, ако имате въпроси относно терминологията, предлагам да си припомните наличието на технически речници и да потърсите нов.има информация за транзисторните превключватели.
