де Rзв – опір діода, зміщеного у зворотному напрямку; звичайно Rзв»Rд. Якщо вибрати Rн«Rзв, вихідна напруга наближається до нуля і кут нахилу b на ПХ 2 становить b=arctg gзв ≈ 0.
Позитивною напругою е>0 діод VD відчиняється, перемикач S переходить до замкненого стану, напруга на виході ідеалізованої схеми сягає u=е, що відповідає характеристиці 1 під кутом 45°. У реальній схемі діод починає відчинятися за напруги е=Uдо ≈ Uпр (через те, що розхил ВАХ діода на рис. 3.2,б становить 0,1...0,2 В, можна вважати Uдо ≈ Uпр), тому вихідна напруга
(3.4)
де Rпр – опір діода, зміщеного в прямому напрямку. Якщо вибрати Rн»Rпр+Rд, майже весь приріст напруги надходить до виходу, що відповідає куту нахилу характеристики α=arctg γпр ≈45°.
Об’єднуючи умови ввімкненого та вимкненого станів, дістанемо співвідношення, що забезпечує статичні режими послідовного ключа:
Rпр+Rд«Rн«Rзв. (3.5)
Порогова напруга вмикання послідовного ключа (див. рис. 3.2,в) дорівнює напрузі відтину діода Uп=Uдо ≈ Uпр, змінити яку можна за допомогою напруги від джерела зміщення Eзм (див. рис. 3.2,г). У такій схемі за умови е<Eзм+Uпр діод зачинений, бо до нього прикладено напругу uд=e-Eзм<Uпр, тому на виході маємо u=Eзм (рис. 3.2,є), а коли е>Eзм+Uпр, збільшення вихідної напруги майже повторює приріст вхідної. Змінюючи величину та полярність напруги Eзм, можна дістати ПХ з різними порогами вмикання.
2. Паралельний ключ. У паралельному ключі (див. рис. 3.2,д) за негативної вхідної напруги е<0 діод VD відчинений, що відповідає замкненому станові перемикача S (див. рис. 3.1,в), тому u=0. У реальній схемі у випадку е<-Uпр за методом суперпозиції знайдемо
де Rобм – опір обмежувального резистора; Rн»Rпр, Rн»Rд+Rобм. Для забезпечення замкненого стану досить виконати умову Rд+Rобм»Rпр. При цьому нахил ПХ (рис. 3.2,ж) β=arctg γ1 ≈ 0.
Коли е>-Uпр, діод VD зачиняється, перемикач S переходить до вимкненого стану, тому в ідеалізованій схемі вихідна напруга дорівнює вхідній, а в реальній схемі становить
якщо Rзв»Rн та Rн»Rд+Rобм. Нахил ідеальної ПХ при цьому становить 45°, та реальної α=arctg γ3 ≈ 45°.
Отже, два статичні стани паралельного ключа забезпечуються виконанням умови
Rпр«Rд+Rобм«Rн. (3.6)
Змінюючи напрямок діода та додаючи послідовно з ним джерело зміщення Езм, у паралельній схемі можна також здобути ПХ з різним напрямком та порогом вмикання.
З порівняння (3.5) та (3.6) випливає, що в послідовному ключі через великий опір Rзв легше досягається чіткість вимикання, ніж у паралельному ключі, проте якщо джерело сигналу має великий внутрішній опір Rд, доцільніше використовувати паралельний ключ: у ньому за великого значення Rд можна вилучити обмежувальний резистор або зменшити його опір.
3.1.3. Перехідні процеси
1. Вплив інерційності діода. Схему обох типів ключів можна наближено зобразити як на рис. 3.3,а. Для послідовного ключа R ≈Rн, бо Rн»Rд і вихідною є напруга uна резисторі, а для паралельного ключа R » Rд+Rобм, бо Rн»Rд+Rобм і вихідною є напруга uд на діоді. Перемикання ключа зручно розглядати під дією ідеального прямокутного імпульсу е (рис. 3.3,б). У початковому стані (див. рис. 3.3,а) негативною напругою е=Е– діод зачинено, струм не протікає: i » 0.
Вмикання починається під час стрибкоподібного зростання вхідної напруги до величини е=Е+, коли на інтервалі tу відбувається усталення прямого опору діода, протягом якого в його базі поступово нагромаджується стаціонарний заряд. Спочатку опір діода Rзв великий, а в міру збільшення кількості носіїв заряду в базі зменшується до Rпр, тому струм через нього iпр (рис. 3.3,в) зростає до величини Iпр=(Е+-Uпр)/(R+Rпр). По закінченні цього процесу ключ переходить до стаціонарного ввімкненого стану. Час усталення прямого опору діода визначається ефективним часом життя нерівноважних носіїв заряду і без урахування сталої паразитних ємностей помітно не впливає на швидкодію.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.