Импульсные устройства. Основные понятия и определения импульсной техники. Электронные ключи. Интегральные логические схемы, страница 7

Существует достаточно общий метод, позволяющий в ряде случаев избегать возникающих усложнений, который называется методом эквивалентного генератора и будет неоднократно применяться.

Известно, что различные электрические генераторы полностью эквивалентны друг другу, если они имеют одинаковые напряжения холостого хода и токи короткого замыкания (теорема Тевенена).     На рис.1.10 а,б  показаны модели генератора напряжения  и генератора тока .

Рис. 1.10

Их  эквивалентность определяется:

а) - равенством напряжений холостого хода:   для схемы рис.1.10а и  для схемы рис.1.10б, б)  - равенством токов короткого замыкания:   для схемы рис.1.10а и 

  для схемы рис.1.10б.

Отметим, что в транзисторной схемотехнике  модели генератора тока используются часто в связи с моделированием тока коллектора  независимым от напряжения  генератором тока  , где  - ток базы, протекающий в цепи базы.

В схемотехнических задачах принцип эквивалентного генератора даёт возможность упрощения расчётных соотношений.

На рис.1.11 показана - цепочка, к выходу которой подключена нагрузка , в которую ответвляется часть тока, заряжающего конденсатор.   Рассматриваемый метод предполагает  сведение схемы рис.1.11а  к  элементарной цепочке, для чего часть схемы, к которой присоединяется  конденсатор (крестики на схеме), заменяется эквивалентным генератором  с параметрами  и  (рис.1.11б). 

Рис. 1.11

Сравнивая      напряжение в режиме холостого хода для схемы рис.1.11а:     и   напряжение в схеме рис.1.11б   ,  определяем:

.                                                (1.18) 

Для токов короткого замыкания соответственно получаем:  и    , откуда:

.                                            (1.19)

Подключая теперь конденсатор к выходу схемы рис.1.11б,  получаем  простейшую схему типа рис. 1.7  с  экспоненциальным переходным процессом

.

Важно, что применение метода эквивалентного генератора не исчерпывается простейшими задачами. Он позволяет упрощать сложные электрические схемы путём повторного применения и может применяться к схемам с преобразованными по Лапласу импедансами [  ].

Тема 2. Электронные ключи

Специфическим элементом импульсных устройств является ключ, способный находиться в состояниях: замкнут / разомкнут. Среди  элементов электронной техники такими свойствами обладают транзисторы и диоды. Их принципиальное различие в схемотехническом отношении состоит в том, что у транзистора имеются три вывода: коллектор, база , эмиттер, что позволяет с использованием одного общего провода  создать  раздельные цепи управляющего воздействия и управляемой (выходной) величины. Для диода, имеющего всего два вывода, такая возможность отсутствует, что существенно усложняет схемотехнические решения. В результате подавляющее большинство ключевых схем реализуется на транзисторах.

Технические показатели электронных ключей.

Электронный ключ, как и любой другой (механический, оптический и др.), выполняет функцию соединения двух проводов (рис.2.1). Качество ключа определяется его сопротивлением в замкнутом состоянии,  сопротивлением   в разомкнутом состоянии и скоростью переключения. Практически ключ может быть представлен идеальной моделью  на рис.2.1, если его сопротивление в замкнутом состоянии много меньше, а в разомкнутом много больше сопротивления  цепи , и время переключения много меньше времени переходного процесса в цепи, вызываемого, например, зарядом ёмкости .

Рис. 2.1

Функциональное назначение схем электронных ключей

Различают два класса электронных ключей. Схема на рис.2.1 предполагает замыкание ключа  под воздействием некоторого управляющего  воздействия, в результате чего входной генератор  присоединяется к нагрузке . Никаких ограничений  на вид сигнала    в рамках допустимых параметров не накладываетcя, ток в замкнутом ключе  может протекать в обоих направлениях. В практике такими ключами являются контакты электромагнитного реле, выключатель сети переменного тока и др. Их называют аналоговыми ключами. Реализация аналогового ключа в транзисторной схеме представляет довольно сложное техническое решение.