Презентация по теме: "Транзисторные ключи"

• 1 слайд

  
  Презентация
  на тему:
  
  
  Транзисторные ключи
  
  
  

• 2 слайд

  Транзисторные ключи выполняются на транзисторах:
  
  биполярных полевых
  МДП-ключи
  • ключи на полевых
  •транзисторах с управляющим
  p-n-переходом
  
  Ключи на биполярных транзисторах
  
  
  НасыщенныеНенасыщенные
  При анализе транзисторных ключей рассматривают два режима :
  • динамический
  • статический :
  - закрытое
  состояние ключа.
  - открытое
  
  
  
  В закрытом состоянии ключа на его входе низкий уровень напряжения (сигнал логического нуля), при котором оба перехода смещены в обратном направлении (режим отсечки). При этом коллекторный ток определяется только тепловым током.
  В открытом состоянии ключа на его входе высокий уровень напряжения (сигнал логической единицы). При этом возможны два режим работы транзистора: работа в линейной области выходной характеристики или в области насыщения.
  

• 3 слайд

  Одной из важных характеристик ключа в режиме насыщения является коэффициент насыщения:
  S = Iкн/Iбн, на границе насыщения S = 1
  Ключевой каскад на рис. 1,a представляет собой каскад по схеме с ОЭ, на входе которого включен резистор Rb, обеспечивающий при данном входном напряжении Ui требуемый ток насыщения базы:
  Iбн = (Ui – Ubе)/Rb = SIкн/B = S(Ucc - Uкн)/(BRk), (1), где
  Ubе = (0,7…0,8) В – напряжение база-эмиттер открытого транзистора (здесь и далее имеются ввиду кремниевые транзисторы);
  S = 1,5...2 – коэффициент насыщения; B – коэффициент усиления транзистора по току;
  Uкн = (0,1...0,2) B – напряжение на коллекторе открытого транзистора;
  Ucc – напряжение питания.
  Выберем в качестве примера ключевой каскад, используемый в микросхемах транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Для них Ucc = 5 В, нормируемое минимальное входное напряжение логической единицы Ui = 2,4 В. Следовательно, при наихудшем сочетании параметров из (1) получаем требуемое сопротивление резистора:
  Rb = BRk(Ui- Ube)/S(Ucc - Uкн) = 0,17BRk.
  и дополнительной обратной связью (б)
  Показанный на рис. 1,a конденсатор Сu называется ускоряющим, он предназначен для повышения быстродействия ключа.
  Второй способ повышения быстродействия транзисторного ключа реализуется применением обратной связи (рис. 1,б). Сущность способа заключается в предотвращении насыщения состояния транзистора за счет использования в цепи отрицательной обратной связи диода VD.
  Рис. 1 Схемы ключевых каскадов на биполярных
  транзисторах с резисторной связью (а) и дополнительной обратной связью (б)
  

• 4 слайд

  1.Падение напряжения на открытом ключе больше, чем в насыщенном режиме (порядка 0,5 В).
  
  Недостатки ненасыщенного транзисторного ключа :
  2. Ухудшается помехоустойчивость, что объясняется более
  высоким входным сопротивлением в открытом
  состоянии, в результате чего различные помехи, например,
  скачки напряжения питания, приводят к изменениям
  напряжения на транзисторе.
  
  3. Температурная стабильность ненасыщенного ключа
  значительно хуже, чем у насыщенного.
  

• 5 слайд

  Рассмотрим простейший транзисторный ключ (рис. 2).
  Рис. 2 Простейший ключ на
  биполярном транзисторе
  Рис. 3 Осциллограммы сигналов
  на выходе (В) и на базе (А)
  транзисторного ключа
  Из результатов моделирования ключа (осциллограммы на рис. 3) следует, что падение напряжения на открытом ключе при токе коллектора около 0,5 мА составляет 40 мВ (при напряжении на базе около 0,8 В), т. е. является достаточно большим, что является серьезным ограничением при использовании таких ключей, например, в коммутаторах аналоговых сигналов.
  

• 6 слайд

  Ключи на полевых транзисторах
  с управляющим p-n переходом
  •высокое сопротивление в непроводящем состоянии и, как
  следствие, малый ток, протекающий через закрытый ключ;
  •малая потребляемая мощность от источника управляющего
  напряжения;
  •достаточно хорошая развязка между источником управления
  и источником коммутируемого сигнала;
  •возможность коммутации электрических сигналов низкого
  уровня.
  Преимущества:
  • малое достаточное напряжение на ключе в проводящем
  состоянии;
  

• 7 слайд

  На схемах (рис. 4) эту роль обеспечения автоматической стабилизации напряжения между затвором и каналом выполняет последовательно включенный в цепь затвора диод VD, который для запирающего напряжения включен в прямом направлении.
  Рис. 4 Схемы ключей на полевых транзисторах с управляющим p-n переходом:
  а) с ускоряющей емкостью ; б) с дополнительным резистором
  

• 8 слайд

  В схеме для исследования ключа на полевом транзисторе (рис. 5,а ) используются функциональный генератор в качестве источника коммутируемого сигнала с внутренним сопротивлением Ri, осциллограф для контроля сигнала на входе (канал А) и выходе (канал В) ключа, вольтметр для измерения сигнала управления Uu, на выходе цепи управления, состоящей из ключа на биполярном транзисторе VT2 и переключателя Z, управляемого одноименной клавиши клавиатуры.
  Рис. 5 Ключ на полевом транзисторе с элементами управления (а) и осциллограммы сигналов (б)
  Из осциллограммы на рис. 5,б видно также, что выходной сигнал несколько меньше входного.
  

• 9 слайд

  На рис.6,а показано подключение, позволяющее измерить падение напряжения коммутируемого сигнала на исследуемом ключе. Результаты осциллографических измерений для этого случая показаны на рис. 6,б. В свою очередь рис. 6,в отображает результаты после увеличения этого напряжения для разностного сигнала.
  Рис. 6 Схема ключа (а) и результаты измерения потерь коммутируемого сигнала при напряжении отсечки – 3В (б) и – 10В (в).
  

• 10 слайд

  МДП-ключи выполняются на МДП-транзисторах как с индуцированным, так и со встроенным каналом.
  На рис. 7,а показана схема простейшего ключа на МДП-транзисторе с индуцированным каналом p-типа. МДП-ключ на рис. 7,б отличается от своего предшественника тем, что его входное (коммутируемое) напряжение в общем случае может быть разнополярным, однако для этого требуется специально сформированный сигнал управления.
  Рис. 7 Схемы МДП-ключей для цифровых устройств (а) и коммутаторов аналоговых сигналов (б)
  

• 11 слайд

  Схема для исследования МДП-ключа содержит (рис. 8,а) источник питания подложки +Ub и два источника управления +Uu и -Uu, которые поочередно подключаются к затвору транзистора с помощью переключателя Z. . Результаты моделирования схемы показаны на рис. 8,б. И результаты осциллографических измерений отображены на рис. 8,в.
  Рис. 8 МДП-ключ для коммутации аналоговых сигналов (а) и осциллограммы сигналов (б,в)
  

• 12 слайд

  Литература :
  Карлащук В.И. “Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторный практикум на базе Electronics Work Bench и MATLAB .” – М.: СОЛОН – Пресс, 2004. – 800с.
  designed by 6ei&sZ
  

Краткое описание документа:

Транзисторные ключи выполняются на транзисторах:

биполярных полевых

МДП-ключи

• ключи на полевых

•транзисторах с управляющим

p-n-переходом

Ключи на биполярных транзисторах

Насыщенные Ненасыщенные

При анализе транзисторных ключей рассматривают два режима :

• динамический

• статический :

- закрытое

состояние ключа.

- открытое