Примером таких транзисторов являются:
КТ118А 1КТ011
Параметры ключа КТ118А:
Остаточное напряжение 200 мкв
Сопротивление ключа в открытом состоянии 100 Ом
Ток утечки закрытого ключа 0.1 мкА
Время включения 500 нсек
Гальванически развязанный ключ
При
отсутствии сигнала F коммут. ключ КТ118А заперт, т.к. между его базами и
коллекторами включено сопротивление R порядка килоома. (Транзисторы работают в
инверсном режиме).
Замыкание ключа происходит при подаче серии импульсов на вход F коммут. При этом переменное напряжение поступает на вход мостового выпрямителя, выпрямляется и напряжение, создаваемое на сопротивлении R, отпирает ключ. Емкость С необходима для сглаживания пульсаций коммутирующего тока.
Ключи на полевых транзисторах.
Ключи на полевых транзисторах получили в настоящее время наибольшее распространиение благодаря ряду уникальных свойств.
а. Отсутствие остаточного напряжения открытого ключа.
б. Отсутствие гальванической саязи между цепью управления и коммутируемой цепью.
в. Высокое быстродействие.
г. Малые токи утечки в закрытом состоянии (10 – 9 - 10 –12 А).
Ключи могут выполняться на полевых транизисторах с управляющим p-n переходом и с индуцируемым каналом. Рассмотрим аналоговый ключ на основе р-канального транзистора с индуцируемым каналом. На рис.1 показана зависимость дифференциального сопротивления промежутка сток – исток от управляющего напряжения затвор – исток.
Рис. 1. Зависимость дифференциального сопротивления между выводами сток – исток от управляющего напряжения на затворе.
Если полевой транзистор используется в качестве ключа, то
необходима учитывать, что при изменении входного сигнала при фиксированном
напряжении затвора . напряжение между затвором и остальными электродами
меняется и напряжения на затворе необходимо выбирать с учетом этого фактора.
Так, для для надежного замыкания напряжение на его затворе должно быть меньше
чем наименьшее коммутируемое напряжение на величину (dV отпирания + V порог). При замкнутом ключе напряжение на затворе должно
быть больше, чем наибольшая величина коммутируемого сигнала:
Для
замкнутого ключа:
V затв. < dV отпирания + V порог + Vсигн.миним.
Для разомкнутого ключа:
V затв. > Vсигнала максим.
Например, если входной сигнал изменяется от –5В до +5В, то
для замкнутого ключа: V затв.< –3B – 4B – 5B = -12B
Для разомкнутого ключа: V затв. > +5В.
Вывод подложки для надежного запирания ключа должен быть подключен к точке схемы с самым высоким потенциалом.
Недостатком ключа на одном транзисторе является то, что при изменении коммутируемого сигнала при замкнутом ключе изменяется сопротивление канала, что приводит к нелинейным искажениям. Этот недостаток исправляется использованием пары полевых транзисторов различной проводимости канала. При этом управляющие сигналы необходимо подавать в противофазе. Такое включение транзисторов уменьшает также помехи, возникающие в нагрузке ключа от токов через емкости затвор – канал транзисторов, так как эти токи при равных противофазных управляющих сигналах компенсируются.
Аналогично
для пары транзисторов можно записать условия надежного запирания и отпирания
транзисторов при коммутации сигнала V с на нагрузку Rн. Пусть сигнал Vс = (Vс мин.
V с макс.)
Ключ замкнут:
V’з1 < V c мин. + dV отпирания + V порог.
V’з2 > V c макс. + dV отпирания + V порог.
Ключ разомкнут:
V’’з1 > V c макс. ; V’’з2 < V c мин.
Кроме того, для надежного запирания транзисторов необходимо, чтобы:
V+ подложки > V’’з1, V- подложки < V’’з2
Аналоговые ключи на МОП - транзисторах применяются в переключателях тока в ЦАП (572 ПА1, 572 ПА2), в схемах выборки-хранения, синхронных детекторах и т. д. В последнее время для коммутации аналоговых сигналов широко используются интегральные ключи. Они представляют из себя комбинацию ключа на К-МОП паре транзисторов и усилителей управления этими транзисторами, выполненную в одном кристалле. Для управления ключами на вход подают логические сигналы стандартных уровней (ТТЛ или КМОП).
Пример:
В корпусе микросхемы 590КН5 выполнены 4 ключа с независимым управлением.
Параметры каждого из ключей:
Сопротивление открытого ключа < 70 Ом
Ток утечки разомкнутого ключа < 70 нА
Диапазон коммутируемых сигналов -15в - +15в
Время включения и выключения 0.3 мксек
Для коммутации сигнала на вход «Управление» подаются стандартные логические уровни.
Меньшие задержки коммутации можно получить, используя ключи 590КН8А, имеющие в одном корпусе микросхемы 4 независимых n-МОП транзистора. Типовое сопротивление открытого ключа – 30 ом, время включения меньше 3 нсек. Однако, для работы этих ключей требуются дополнительные схемы управления.
Помехи и погрешности коммутации.
Погрешности, вызываемые ключами, определяются
1. Нестабильностью сопротивления ключа в открытом состоянии
Rоткр = f( Vупр, tº).
2. Током утечки в закрытом состоянии
3. Проникновением сигнала через проходную емкость ключа.
Напряжение помехи зависит от условий работы ключа, вида нагрузки (емкость, резистор). Рассмотрим для примера эквивалентную схему ключа на КМОП транзисторе.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.