Ключевые схемы на биполярных транзисторах

Страницы работы

Содержание работы

21. Ключевые схемы на биполярных транзисторах

Одним из самых распространенных элементов цифровой техники является ключевой элемент, предназначенный для переключения цепей нагрузки под действием упр.сигналов. В большинстве электронных устройств в качестве ключа используют транзистор. Транзистор – ключ имеет два состояния разомкнутое (транзистор закрыт), и замкнутое (открыт). Скачкообразный переход от одного состояния к другому, т.е. управление ключом происходит под действием входного напряжения. Простейший транзисторный ключ имеет вид: РИС.29

Работу ключа удобно рассматривать с помощью передаточной характеристики (зависимость напряжения вых. от напряжения вх)

При входном напряжении меньшим порогового напряжения транзистора. Транзистор заперт, ток коллектора близок к 0. падение напряжения на Rк отсутствует и напряжение выходное равно Eп. напряжению источника питания. В этом состоянии ключ считается закрытым (участок А – А'). При увеличении входного напряжения и достижения полного напряжения транзистор начинает отпираться, его сопротивление уменьшается, коллекторный ток растет, а выходное напряжение падает, это состояние (А-В), где идет открывание ключа называется переходным процессом. При дальнейшем увеличении входного напряжения до 0,7 В транзистор переходи в открытое состояние. На участке В-В’ соответствующему открытому состоянию выходное напряжение ключа минимально и примерно составляет 0,1 В, Uвх<Uпор – ключ – закрыт называется режимом отсечки, а режим когда Uвх>Uпор – называется режимом насыщения. Мощность рассеиваемая транзистором Р=ik*Uкэ в рассматриваемых стационарных режимах мала т.к.в режиме отсечки ik стремится к 0, а в режиме насыщения Uкэ стремится к 0.

Для уменьшения нагрева транзистора необходимо сокращать длительность переходного процесса этому способствует подача на вход ключа управляющего входного напряжения, которое имеет вид прямоугольного импульса с крутыми фронтами и срезами. Однако изменение состояния ключа даже при подаче на его вход идеального прямоугольного импульса происходит не мгновенно. Время переключения зависит от инерциальных свойств как самого транзистора так и внешних цепей подключенных к нему. Инерционность внешних цепей связана с паразитными емкостями, подключенными ко входу и выходу транзистора (емкости монтажа и емкости нагрузки) РИС.30

Указанные емкости вместе с Rб, Rк, Rн создают RC-цепи приводящие к задержке выходного сигнала.

Желание избавиться от основных недостатков простейшего ключа (большая задержка выходного сигнала при работе на емкостную нагрузку и сильная зависимость от величины Rк) привело к появлению более сложных составных ключей. Наиболее распространенный из составных ключей является 3х транзисторный ключ: РИС.31

При входном напряжении Uвх=0 транзисторы VT1 заперт. Напряжение на его коллекторе высокое, а на эмиттере равно 0 следовательно транзистор VT3 тоже окажется закрытым, а VT2 открытым и на выходе ключа появится высокое напряжение примерно равное источнику питания. При Uвх=Uпор транзистор VT1 открыт. Создается падение напряжения на резисторе R3, которое открывает транзистор VT3. падение напряжения на открытых VT1, VT3 не достаточно для открытия транзистора VT2 и от остается закрытым. Следовательно низкий потенциал эмиттера открытого транзистора VT3 примерно равен потенциалу на его коллекторе, т.е. на выходе ключа будет низкий уровень напряжения.

Похожие материалы

Информация о работе