Електронні ключі (Глава 3 навчального посібника), страница 16

Вимикання, починаючи з моменту t3 здійснюється негативним перепадом вхідної напруги: транзистор зачиняється (перемикач S розмикається) і ємність Сн заряджається струмом iз протягом tф01»3tз=3СнRс до усталеної напруги U1=Eж. Тривалість перехідних процесів визначається фронтом вимикання tф01»tф10 , бо tз»tр.

Через великий вихідний опір відчиненого МОН-транзистора навантажувальний резистор вибирають високоопірним, тому тривалість фронту вимикання може сягати сотен наносекунд. Низька  швидкодія ключових схем на МОН-транзисторах є їх головним недоліком.

Усе викладене застосовно й для p-МОН-транзисторів, якщо зважити на те, що робочі напруги на заслоні та стоці відносно витоку мають бути від'ємними, а логічні рівні при цьому розглядати за модулем: велика негативна напруга відповідає рівневі лог. 1, а низька – лог. 0. Дискретні ключові схеми на МОН-транзисторах за основними показниками (крім великого вхідного опору та радіаційної стійкості) поступаються біполярним ТК і застосовуються рідко, а в інтегрованому виконанні високоопірний резистор лінійного навантаження займає в десятки разів більшу площину за МОН-транзистор. Тому як навантажувальні елементи в ІС застосовуються МОН-транзистори з каналом того самого або протилежного типу провідності відносно керувального транзистора.

Запитання та вправи

3.1. Як впливають інерційність діода й паразитна ємність схеми на перехідні процеси в діодному ключі? Як співвідносяться фронти зростання й спадання напруги в послідовному та в паралельному ключі?

3.2. В якому статичному стані перебуває ТК, з’єднаний входом із виходом аналогічного ТК, якщо останній перебуває в режимі: а) відтину, б) насичення, в) активному, коли напруга на його виході Uк=Eж/2, г) біля межі насичення, якщо напруга на його виході Uк»Uбо? Обґрунтуйте можливі варіанти відповідей.

3.3. Чому дорівнюватиме вихідна напруга ТК на рис. 3.6,а, з’єднаного входом із напругою Eж через резистор Rб=h21eRк, якщо: а) розірвати ділянку між емітером і землею, б) запаралелити Rб таким самим резистором, в) з’єднати вихід із землею через резистор, опір якого дорівнює Rк, г) послідовно з Rк підімкнути такий самий опір, д) замінити транзистор з удвічі більшим коефіцієнтом h21e?

3.4. Побудуйте передатну характеристику діодних ключів за схемами на  рис. 3.2,г,д з протилежним увімкненням діодів, послідовно  з якими ввімкнено дже-рело зміщення Eзм, якщо його величина становить а) +1 В, б) -1 В, за таких пара-метрів елементів схеми: Rд=200 Ом, Rпр=10 Ом, Rзв=50 кОм, Rобм= =100 Ом, Rн=1 кОм.

3.5. Розрахуйте діодний ключ, якщо задано: рівні вхідного прямокутного імпульсу E0=0; E1=5 В; опір навантаження Rн=1 кОм; рівні вихідної напруги U0<0,2 В, U1>3,5 В; ємність навантаження С£100 пФ; допустима тривалість фронтів вихідної напруги tф.доп£1 мкс; температурний діапазон навколиш-    нього середовища -40...+70°С.

3.6. Зобразіть форму вихідної напруги ТК на рис. 3.6,а, синхронну зі вхідною e(t)=Em sinwt, якщо Em=10 В, w«wa та задано (коефіцієнт S задається для e=Em) такі параметри схеми: а) Rк=1 кОм, Rб=8,2 кОм, Iк.н=10 мА, Iб.н=1 мА; б) Eж=20 В, Rк=2 кОм, Rб=21 кОм, h21е=50; в) Eж=10 В, Rк=2 кОм, h21е=25, S=2; г)Eж=20 В, Iк.н=5 мА, h21е=20, S=3; д) Eж=10 В, Iб.н=0,2 мА, h21е=25, S=2; е)Eж=15В, Rб=102,5 кОм, Iк.н=10 мА, h21е=40.

3.7. Розрахуйте тривалість етапів перехідних процесів у ТК з такими параметрами: E1=5 В; E0£0,3 В; Eж=10 В; Rк=2 кОм; Rб=100 кОм; Uбо » Uпр » Uп » 0,7 В; h21е=25...100; fa=0,5 мГц; Cк=20 пФ; Се=30 пФ; См=20 пФ; Сн=50 пФ для схеми а) на рис. 3.6,а; б) на рис. 3.11,а при С=330 пФ.

3.8. Виконайте ескізний розрахунок ТК за такими даними: E1=10 В, E0=  =0,2 В, U1 » 20 В, U0£0,4 В, температурний діапазон -40...+60°С, См=15 пФ,  Сн=30 пФ, тривалість вмикання та вимикання має не перевищувати Dtдоп£1 мкс. Розрахуйте статичні та динамічні характеристики спроектованого ТК на ЕОМ.