Электронные ключи и простейшие формирователи импульсных сигналов.
Основу любого электронного ключа составляет активный элемент (диод, транзистор, тиристор), работающий в ключевом режиме. Простейший тип электронных ключей - диодные ключи.
Последовательный диодный ключ.
При положительном входном напряжении диод открыт и ток через него равен 
,где Rпр прямое сопротивление диода. Выходное напряжение 
. Обычно Rпр намного меньше R, тогда uвых приблизительно равно uвх. При отрицательном входном напряжении обратный ток через диод 
, при этом выходное напряжение 
. Rобр намного больше R и 
намного меньше uвх. При изменении полярности включении диода график повернется на угол p вокруг начала координат. В данном случае был рассмотрен нулевой уровень включения диода. Для изменения уровня включения в цепь ключа вводят источник напряжения смещения Eo.
В этом случае при uвх>Eo диод открыт и uвых приблизительно = uвх, а при uвх<Eo - закрыт и uвых=Ео. Если изменить полярность источника, то график приобретет вид, показанный тонкой линией.
Параллельный диодный ключ.
При положительном входном напряжении диод открыт (ключ замкнут) uвых=0. При отрицательном диод закрыт (ключ разомкнут) uвых=uвх. Для изменения уровня включения в цепь вводят источник смещения.
Двойной диодный ключ.
Получается комбинацией двух диодных ключей.
Такой ключ передает входное напряжение на выход ключа, если оно находится в пределах границ, определяемых, уровнями включения первого Uвх1 и второго ключей Uвх2.
Время переключения диодных ключей зависит от емкости p-n перехода, и временем выключения диодов (в обычных диодах tвыкл>0.5мкс, у диффузионных tвыкл=0.05мкс. Диодные ключи не позволяют разделять управляющую и управляемую цепи. В этих случаях используются транзисторные ключи.
Транзисторные ключи.
Ключ мало отличается от усилителя с общим эмиттером, но транзистор здесь работает в ключевом режиме, характеризуемом двумя состояниями. Первое состояние определяется точкой А1 (режим отсечки). В этом режиме ток базы Iб=0, коллекторный ток Iк1 равен начальному коллекторному току, а коллекторное напряжение Uк=Uк1=Ек. Режим отсечки реализуется при отрицательных потенциалах базы. Второе состояние определяется точкой А2 (режим насыщения). При этом ток базы определяется в основном резистором Rб. 
, 
и Uк2=0. Из режима отсечки в режим насыщения транзистор переводится воздействием положительного входного напряжения. В данном случае рассмотрен инвертирующий ключ.
Не инвертирующий ключ строится на эмиттерном повторителе. Для увеличения быстродействия применяются ключи на полевых транзисторах. Электронные ключи часто используют в устройствах формирования импульсов. к простейшим формирователям относят ограничители.
Ограничители импульсов.
Ограничителем называют нелинейный четырехполюсник, выходное напряжение которого повторяет входное, если оно не выходит за уровни ограничения и почти не изменяется если входное напряжение превышает эти уровни. В качестве ограничителей используют рассмотренные электронные ключи.
Например для ограничения сверху можно использовать параллельные или последовательные диодные ключи. Ограничение синусоидального сигнала с помощью параллельного диодного ключа можно проиллюстрировать следующим графиком
Уровень ограничения равен уровню включения ключа. Аналогично получают ограничение снизу. Для двухстороннего ограничения используют двойные ключи. График ограничения с помощью двойного диодного ключа выглядит следующим образом.
Часто в качестве ограничителей применяют устройства с кремниевыми стабилитронами. Используя вольтамперную характеристику стабилитрона можно построить передаточную характеристику ограничителя.
Ограничитель дает двухстороннее ограничение. Уровень ограничения сверху Ео1 равен напряжению стабилизации Uст, а уровень ограничения снизу Ео2=(0.7-0.8)Uпр определяется прямой ветвью характеристики стабилитрона и близок к нулю. Для изменения уровня ограничения сверху необходим другой стабилитрон (с другим Uст), а для повышения уровня ограничения снизу можно использовать последовательное встречное включение стабилитронов.
В этом случае уровни ограничения Ео1 и Ео2 равны соответственно: Ео1=Uст1+Uпр2 Ео2=Uст2+Uпр1. Преимуществом ограничителей на стабилитронах является то, что они не нуждаются в источниках напряжения смещения, недостатками являются неудобство изменения уровня ограничения и большая инерционность, поэтому стабилитроны применяют в низкочастотных цепях, например в цепях защиты электронных устройств от перенапряжении источников питания.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 2702; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!