На рис. 6.1 входной сигнал Uвх прикладывается к истоку транзистора, а выходной сигнал Uвых снимается со стока. В положении (1) переключателя транзисторный ключ заперт и Uвых = 0 независимо от значения входного напряжения Uвх. В положении (2) переключателя транзистор находится в проводящем состоянии и тогда Uвых = Uвх. Благодаря тому, что затвор и подложка питаются от двух источников с напряжением противоположного знака, через ключ будут проходить сигналы как положительной, так и отрицательной полярности относительно общей точки источников питания.
Важно лишь, чтобы амплитуда входного сигнала на превышала бы уровень напряжения на затворе и на подложке.
Объединение нескольких ключей в параллельные группы с независимыми входами, с общей цепью управления и единым выходом приводит к образованию аналогового мультиплексора, т.е. устройства, осуществляющего выборочную, управляемую коммутацию нескольких входов на общий выход. Данное устройство находит широкое применение в телефонии, а в измерительной технике позволяет поочередно присоединять к входам усилительных или преобразовательных устройств сигналы от различных источников. Теоретически и практически оказывается возможным использовать аналоговый мультиплексор в качестве демультиплексора, т.е. устройства, осуществляющего поочередную, управляемую коммутацию сигналов с общего входа на несколько выходов.
Рис. 6.1. Аналоговые коммутаторы на полевых транзисторах с
изолированным затвором: n-канальный (а) и p-канальный (б)
Вследствие своей неидеальности аналоговые коммутаторы вносят погрешности в обрабатываемые сигналы. Источниками погрешностей электронных аналоговых коммутаторов являются:
- ненулевое проходное сопротивление электронного ключа во включенном состоянии и конечная его величина в выключенном;
- остаточное падение напряжения на замкнутом ключе, т.е. наличие напряжения на ключе при отсутствии тока через него;
- нелинейная зависимость сопротивления ключа от напряжения (тока) на информационном и управляющих входах;
- взаимодействие управляющего и коммутируемого сигналов;
- ограниченный динамический диапазон (по амплитуде и по знаку) коммутируемых токов и напряжений.
Интегратор на ОУ (рис. 6.2), называемый также схемой Миллера, содержит в цепи отрицательной обратной связи конденсатор С. Поскольку ток, ответвляющийся во вход ОУ ничтожно мал, а в линейном режиме усиления при характерных для ОУ значениях ku ≥ 100 000 разность потенциалов между входами ОУ не превышает 10–5… 10–6 от Uвых, то без существенной ошибки можно принять потенциал инвертирующего входа ОУ равным потенциалу неинвертирующего входа, т. е. равным нулю. Но этот ноль является виртуальным, возникающим в результате деления с помощью RC-цепочки двух напряжений противоположного знака: Uвх и Uвых. Из единства тока, протекающего через R и C, вытекает равенство:
Uвх/ R = – C(dUвых/dt). (6.1)
Решая относительно Uвых, получим:
(6.2)
Из формулы (6.2) видно, что схема
действительно является интегратором. Если на вход интегратора подать
прямоугольные импульсы переменного знака типа “меандр” с амплитудой Um
и длительностью tи, то на выходе интегратора
возникнет напряжение пилообразной формы. В период воздействия на вход схемы
плоской вершины импульса ток через RC-цепочку должен быть неизменным,
т.е. в формуле (6.1) dUвых/dt = const . Заменяя
значение производной отношением приращения ΔUвых к tи,
получим простое выражение для инженерного расчета генератора пилообразного напряжения
на ОУ:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.