Транзисторни ключове. Схема, принцип на работа

При работа със сложни схеми е полезно да се използват различни технически трикове, които позволяват постигането на поставената цел с малки усилия. Едно от тях е създаването на транзисторни ключове. Какви са те? Защо трябва да бъдат създадени? Защо се наричат ​​и "електронни ключове"? Какви са характеристиките на този процес и на какво трябва да се обърне внимание?

Какви са транзисторните гаечни ключове?

Те се извършват с помощта на полета или биполярни транзистори. Първите са допълнително разделени на MDP и ключове, които имат pn контролен преход. Сред биполярни, несатурирани са отличени. Транзисторен ключ 12 волта може да удовлетвори основните изисквания от радиолюбителя.

Статичен режим на работа

Той анализира затвореното и открито състояние на ключа. В първия има ниско напрежение на входа, което показва логически нулев сигнал. В този режим и двата прехода са в обратна посока (се получава прекъсване). А токът на колектора може да бъде засегнат само от топлинния ток. В отворено състояние нивото на високо напрежение съответства на сигнала на логическия елемент на входа на ключа. Възможно е да работите едновременно в два режима. Такава функция може да бъде в областта на насищане или в линейната област на изходната характеристика. Ние ще се занимаваме с тях по-подробно.

Насищане на ключа

В такива случаи транзисторните преходи се преместват в посока напред. Ето защо, ако базовият ток се промени, тогава стойността на колектора не се променя. При силициевите транзистори е необходим приблизително 0,8 V, за да се получи пристрастие, докато при германий напрежението варира в диапазона 0,2-0,4 V. И как се постига насищането на ключа като цяло? За тази цел основният ток се увеличава. Но всичко има своите граници, както и увеличаване на насищането. Така че, когато се достигне определена текуща стойност, тя спира да нараства. Защо насищате ключа? Съществува специален коефициент, който отразява състоянието на нещата. С увеличаването си, носещата способност, която транзисторните ключове имат, дестабилизиращите фактори започват да се влияят с по-малка сила, но производителността се разрушава. Следователно стойността на коефициента на насищане се избира от съображения за компромис, ръководени от задачата, която ще трябва да бъде изпълнена.

Недостатъци на ненаситения ключ

И какво ще се случи, ако оптималната стойност не бъде постигната? Тогава ще има такива недостатъци:

1. Напрежението на публичния ключ пада до около 0.5 V.
2. Чувствителността на шума ще се влоши. Това се дължи на увеличения импеданс на входа, който се наблюдава в клавишите, когато те са отворени. Следователно, смущенията, като например напрежението, също ще доведат до промяна на параметрите на транзисторите.
3. Наситеният ключ има значителна температурна стабилност.

Както можете да видите, този процес е все още по-добре да се проведе, в крайна сметка, да се получи по-перфектно устройство.

скорост

Този параметър зависи от максималната допустима честота, когато може да се извърши превключване на сигнала. Това от своя страна зависи от продължителността на преходния процес, който се определя от инерцията на транзистора, както и от влиянието на паразитните параметри. За да се измери ефективността на логически елемент, често се показва средното време, което се случва, когато сигналът се забави, когато се предава на транзисторен ключ. Веригата, която я показва, обикновено е с такава средна диапазон на реагиране и показва.

Взаимодействие с други клавиши

За тази цел се използват комуникационните елементи. Така че, ако първият клавиш на изхода има високо ниво на напрежение, тогава отварянето на втория се отваря и работи в предварително зададения режим. И обратното. Подобна верига на комуникация оказва значително влияние върху преходните процеси, които възникват при превключването и скоростта на клавишите. Ето как функционира транзисторният превключвател. Най-често срещаните са веригите, в които взаимодействието се осъществява само между два транзистора. Но това не означава, че не може да се направи устройство, в което ще бъдат приложени три, четири или дори повече елементи. Но на практика е трудно да се намери такова приложение, така че операцията на транзисторен ключ от този тип не се използва.

Какво да изберем

С какво е по-добре да работите? Нека си представим, че имаме прост транзисторен превключвател с захранващо напрежение от 0.5 V. След това с помощта на осцилоскопа можете да записвате всички промени. Ако токът на колектора е настроен на 0.5mA, напрежението спада с 40mV (базата ще бъде приблизително 0.8V). Чрез мерките на проблема може да се каже, че това е доста значително отклонение, което налага ограничаване на използването в цялата серия от схеми, например в комутатори аналогов сигнал. Ето защо те използват специални транзистори с полеви ефект, където има контролна връзка PN. Техните предимства пред биполярни братовчеди са:

1. Незначителна стойност на остатъчното напрежение на ключа в състоянието на окабеляването.
2. Висока устойчивост и в резултат на това нисък ток, който протича през затворения елемент.
3. Ниска мощност се консумира, така че не е необходим значителен източник на контролно напрежение.
4. Можете да превключвате нискочестотни електрически сигнали, които са няколко микроволта.

Транзисторният превключвател на релето е идеалното приложение за полето. Разбира се, това съобщение е публикувано тук само за читателите, за да имат представа за тяхното приложение. Малко знание и остроумие - и възможностите за реализации, в които има транзисторни ключове, ще бъдат изобретени много.

Пример за работа

Нека да разгледаме по-отблизо как функционира обикновен транзисторен ключ. Превключваният сигнал се предава от един вход и се отстранява от другия изход. За да заключите ключа, портата на транзистора използва захранващо напрежение, което надвишава стойностите на източника и изтичането с стойност, по-голяма от 2-3 V. Въпреки това трябва да се внимава да не се превишава допустимия диапазон. Когато ключът е затворен, съпротивлението му е относително голямо - надвишава 10 ома. Тази стойност се получава поради факта, че обратният ток на връзката p-n допълнително влияе. В същото състояние, капацитетът между схемата на превключвания сигнал и контролния електрод е от 3 до 30 pF. И сега отворете транзистора гаечен ключ. Веригата и практиката ще покажат, че тогава напрежението на управляващия електрод ще бъде близо до нула и силно зависи от товара на съпротивление и характеристиката на включено напрежение. Това се дължи на цялата система на порта, изтичане и източника взаимодействия на транзистора. Това създава определени проблеми при работата на прекъсвача.

Като решение на този проблем са разработени различни схеми, които осигуряват стабилизирането на напрежението, което протича между канала и портата. И благодарение на физическите свойства дори и диод може да бъде използван в това си качество. За целта тя трябва да бъде включена в директната посока на затварящото напрежение. Ако се създаде необходимата ситуация, диодът ще се затвори и ще се отвори PN кръстопът. За да промените превключваното напрежение, той остава отворен и неговото съпротивление на канала не се променя, може да се свърже резистор с висока устойчивост между източника и входа на клавиатурата. И наличието на кондензатор значително ще ускори процеса на зареждане на резервоарите.

Изчисляване на транзисторен гаечен ключ

За разбиране дам пример за изчисление, можете да замените данните си:

1) Колектор-излъчвател - 45 V. Разсейване на цялата мощност - 500 mw. Колекторът-емитер е 0.2 V. Граничната честота на работа е 100 MHz. Базов излъчвател - 0,9 V. Колекторен ток - 100 mA. Статистическият коефициент на токово предаване е 200.

2) Резистор за ток 60 mA: 5-1,35-0,2 = 3,45.

3) Съпротивление на колектора: 3.45 0.06 = 57.5 Ohm.

4) За удобство вземете номиналната стойност от 62 ома: 3.45 62 = 0.0556 mA.

5) Помислете за базовия ток: 56 200 = 0.28 mA (0.00028 А).

6) Колко ще бъдат на резистора на основата: 5 - 0,9 = 4,1V.

7) Определете Съпротивление на съпротивлението база: 4.1 0.00028 = 14.642.9 ома.

заключение

И накрая за името "електронни ключове". Факт е, че държавата се променя под влияние на ток. И какво представлява той? Вярно е, че събирането на електронни такси. Това е второто име. Това е всичко във всичко. Както можете да видите, принципът на работа и схемата на устройството на транзисторните ключове не е нещо сложно, за да разберем това - това е възможно. Трябва да се отбележи, че дори авторът на тази статия имаше нужда от малко позоваване за освежаване на собствената си памет. Следователно, когато възникнат въпроси по терминологията, предлагам да си припомните наличието на технически речници и да проведете търсене на нова информация за транзисторните ключове там.