Транзістарны ключы. Схема, прынцып працы

Пры працы са складанымі схемамі карысным з'яўляецца выкарыстанне розных тэхнічных хітрасцяў, якія дазваляюць дамагчыся пастаўленай мэты малымі намаганнямі. Адной з іх з'яўляецца стварэнне транзістарная ключоў. Чым яны з'яўляюцца? Навошта іх варта ствараць? Чаму іх яшчэ называюць «электронныя ключы»? Якія асаблівасці дадзенага працэсу ёсць і на што варта звяртаць увагу?

На чым робяцца транзістарны ключы

Яны выконваюцца з выкарыстаннем палявых або біпалярных транзістараў. Першыя дадаткова дзеляцца на МДП і ключы, якія маюць кіраўнік р-n-пераход. Сярод біпалярных адрозніваюць ня / насычаныя. Транзістарны ключ 12 Вольт зможа задаволіць асноўныя запыты з боку радыёаматара.

Статычны рэжым працы

У ім праводзіцца аналіз закрытага і адкрытага стану ключа. У першым на ўваходзе знаходзіцца нізкі ўзровень напружання, які пазначае сігнал лагічнага нуля. Пры такім рэжыме абодва пераходу знаходзяцца ў зваротным напрамку (атрымліваецца адсечка). А на коллекторный ток можа паўплываць толькі цеплавой. У адкрытым стане на ўваходзе ключа знаходзіцца высокі ўзровень напружання, адпаведны сігнале лагічнай адзінкі. Магчымай з'яўляецца праца ў двух рэжымах адначасова. Такое функцыянаванне можа быць у галіне насычэння або лінейнай вобласці выхадны характарыстыкі. На іх мы спынімся больш дэталёва.

насычэнне ключа

У такіх выпадках пераходы транзістара з'яўляюцца змешчаным у прамым кірунку. Таму, калі зменіцца ток базы, тое значэнне на калектары не зменіцца. У крамянёвых транзістарах для атрымання зрушэння неабходна прыкладна 0,8 У, тады як для германіевых напружанне вагаецца ў межах 0,2-0,4 В. А як наогул дасягаецца насычэнне ключа? Для гэтага павялічваецца ток базы. Але ўсё мае свае межы, роўна як і павелічэнне насычэння. Так, пры дасягненні пэўнага значэння току, яно спыняе павялічыцца. А навошта праводзіць насычэнне ключа? Ёсць спецыяльны каэфіцыент, што адлюстроўвае становішча спраў. З яго павелічэннем ўзрастае нагрузачная здольнасць, якую маюць транзістарны ключы, дэстабілізуючы фактары пачынаюць уплываць з меншай сілай, але адбываецца пагаршэнне хуткадзейнасці. Таму значэнне каэфіцыента насычэння выбіраюць з кампрамісных меркаванняў, арыентуючыся па задачы, якую неабходна будзе выканаць.

Недахопы ненасычанага ключа

А што будзе, калі не было дасягнута аптымальнае значэнне? Тады з'явяцца такія недахопы:

1. Напружанне адкрытага ключа ўпадзе страціць прыкладна да 0,5 В.
2. Пагоршыцца перашкодаўстойлівасць. Гэта тлумачыцца узрослым уваходным супрацівам, што назіраецца ў ключах, калі яны ў адкрытым стане. Таму перашкоды накшталт скокаў напругі будуць прыводзіць і да змены параметраў транзістараў.
3. Насычаны ключ валодае значнай тэмпературнай стабільнасцю.

Як бачыце, гэты працэс ўсё ж лепш праводзіць, каб у канчатковым выніку атрымаць больш дасканалае прылада.

хуткадзейнасць

Гэты параметр залежыць ад максімальнай дапушчальнай частоты, калі можа ажыццяўляцца пераключэнне сігналаў. Гэта ў сваю чаргу залежыць ад працягласці пераходнага працэсу, што вызначаецца інэрцыйнасцю транзістара, а таксама уплывам паразітных параметраў. Для характарыстыкі хуткадзейнасці лагічнага элемента часта паказваюць сярэдні час, якое адбываецца пры затрымцы сігналу, пры яго перадачы ў транзістарны ключ. Схема, якая адлюстроўвае яго, звычайна менавіта такі асераднёны дыяпазон водгуку і паказвае.

Узаемадзеянне з іншымі ключамі

Для гэтага выкарыстоўваюцца элементы сувязі. Так, калі першы ключ на выхадзе мае высокі ўзровень напружання, то на ўваходзе другога адбываецца адкрыццё і працуе ў зададзеным рэжыме. І наадварот. Такая ланцуг сувязі істотна ўплывае на пераходныя працэсы, што ўзнікаюць падчас пераключэння і хуткадзейнасці ключоў. Вось як працуе транзістарны ключ. Найбольш распаўсюджанымі з'яўляюцца схемы, у якіх узаемадзеянне здзяйсняецца толькі паміж двума транзістарамі. Але гэта зусім не значыць, што гэта нельга зрабіць прыладай, у якім будзе прымяняцца тры, чатыры ці нават большая колькасць элементаў. Але на практыцы такому складана бывае знайсці прымяненне, таму праца транзістара ключа такога тыпу і не выкарыстоўваецца.

што выбраць

З чым лепш працаваць? Давайце прадставім, што ў нас ёсць просты транзістарны ключ, напружанне харчавання якога складае 0,5 В. Тады з выкарыстаннем асцылографа можна будзе зафіксаваць ўсе змены. Калі ток калектара выставіць у памеры 0,5мА, то напружанне ўпадзе на 40 мв (на базе будзе прыкладна 0,8 У). Па мерках задачы можна сказаць, што гэта даволі значнае адхіленне, якое накладвае абмежаванне на выкарыстанне ў цэлых шэрагах схем, да прыкладу, у камутатарах аналагавых сігналаў. Таму ў іх ужываюцца адмысловыя палявыя транзістары, дзе ёсць кіраўнік р-n-пераход. Іх перавагі над біпалярных субратамі такія:

1. Нязначнае значэнне рэшткавага напружання на ключы ў стане праводкі.
2. Высокае супраціў і, як вынік - малы ток, што працякае па закрытым элементу.
3. Спажываецца малая магутнасць, таму не патрэбен значная крыніца кіраўніка напружання.
4. Можна коммутировать электрычныя сігналы нізкага ўзроўню, якія складаюць адзінкі микровольт.

Транзістарны ключ рэле - вось ідэальнае ўжыванне для палявых. Вядома, гэта паведамленне тут размешчана выключна для таго, каб чытачы мелі ўяўленне пра іх ужыванне. Трохі ведаў і кемлівасці - і магчымасцяў рэалізацый, у якіх ёсць транзістарны ключы, будзе прыдумана вялікае мноства.

прыклад працы

Давайце разгледзім больш дэталёва, як функцыянуе просты транзістарны ключ. Камутаваны сігнал перадаецца з аднаго ўваходу і здымаецца з іншага выйсця. Каб замкнуць ключ, на затвор транзістара выкарыстоўваюць падачу напружання, якое перавышае значэння вытока і сцёку на велічыню, вялікую ў 2-3 В. Але пры гэтым варта захоўваць асцярожнасць і не выходзіць за межы дапушчальнага дыяпазону. Калі ключ зачынены, то яго супраціў адносна вялікая - перавышае 10 Ом. Такое значэнне атрымліваецца дзякуючы таму, што дадаткова ўплывае яшчэ і ток зваротнага зрушэння pn пераходу. У гэтым жа стане ёмістасць паміж ланцугом пераключалых сігналу і кіраўнікам электродам вагаецца ў дыяпазоне 3-30 пф. А цяпер адкрыем транзістарны ключ. Схема і практыка пакажуць, што тады напружанне кіраўніка электрода будзе блізіцца да нуля, і моцна залежыць ад супраціву нагрузкі і камутаванай характарыстыкі напружання. Гэта абумоўлена цэлай сістэмай узаемадзеянняў засаўкі, сцёку і вытока транзістара. Гэта стварае пэўныя праблемы для працы ў рэжыме прерывателя.

У якасці рашэння дадзенай праблемы былі распрацаваны розныя схемы, якія забяспечваюць стабілізацыю напружання, што працякае паміж каналам і засаўкай. Прычым дзякуючы фізічным уласцівасцям ў такой якасці можа выкарыстоўвацца нават дыёд. Для гэтага яго варта ўключыць у прамую кірунак замыкалага напружання. Калі будзе стварацца неабходная сітуацыя, то дыёд зачыніцца, а р-n-пераход адкрыецца. Каб пры змене камутаванага напружання ён заставаўся адкрытым, і супраціў яго канала не мянялася, паміж вытокам і уваходам ключа можна ўключыць высокоомный рэзістар. А наяўнасць кандэнсатара значна паскорыць працэс перазарадкі ёмістасцяў.

Разлік транзістара ключа

Для разумення прыводжу прыклад разліку, можаце падставіць свае дадзеныя:

1) Калектар-эмітар - 45 В. Агульная рассейваная магутнасць - 500 mw. Калектар-эмітар - 0,2 В. Межавая частата працы - 100 мгц. База-эмітар - 0,9 В. коллекторный ток - 100 ма. Статыстычны каэфіцыент перадачы току - 200.

2) Рэзістар для току 60 ма: 5-1,35-0,2 = 3,45.

3) Намінал супраціву калектара: 3,45 \ 0,06 = 57,5 Ом.

4) Для зручнасці бярэм намінал у 62 Ом: 3,45 \ 62 = 0,0556 ма.

5) Лічым ток базы: 56 \ 200 = 0,28 ма (0,00028 А).

6) Колькі будзе на рэзістары базы: 5 - 0,9 = 4,1В.

7) Вызначаем супраціў рэзістара базы: 4,1 \ 0,00028 = 14,642,9 Ом.

заключэнне

І напрыканцы пра назву "электронныя ключы". Справа ў тым, што стан змяняецца пад дзеяннем току. А што ён сабой уяўляе? Дакладна, сукупнасць электронных зарадаў. Ад гэтага і адбываецца другая назва. Вось у цэлым і ўсё. Як бачыце, прынцып працы і схема прылады транзістарная ключоў не з'яўляецца чымсьці складаным, таму разабрацца ў гэтым - справа пасільны. Варта заўважыць, што нават аўтару дадзенага артыкула для асвяжэння ўласнай памяці спатрэбілася крыху пакарыстацца даведачнай літаратурай. Таму пры ўзнікненні пытанняў да тэрміналогіі прапаную ўспомніць аб наяўнасці тэхнічных слоўнікаў і праводзіць пошук новай інфармацыі пра транзістарны ключы менавіта там.