Електронний ключ на польовому транзисторі

8

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

З дисципліни «Загальна Електротехніка та електроніка»

На тему: «Електронний транзисторний ключ на польовому транзисторі»

Ключ - елемент, який під впливом керуючого сигналу виробляє різні комутації (джерел живлення, активних елементів і т.д.). Електронний ключ є основою для побудови більш складних цифрових пристроїв. При включенні активного елементу із загальним емітером (витоком) ключ виконує логічну операцію НЕ, тобто інвертує вхідний сигнал.

Ключ має два стани: замкнутий і розімкнуте

.

Мал. 4

Для реалізації ключів використовують діоди, біполярні і польові транзистори.

Час перемикання ключів на біполярних транзисторах визначається бар'єрними ємностями pn-переходів і діями скупчення і розсмоктування неосновних носіїв заряду в базі. Для підвищення швидкодії і вхідного опору використовують ключі на польових транзисторах.

2. Схеми електронних ключів на польових транзисторах

Транзисторний ключ є основним елементом пристроїв цифрової електроніки. Основні особливості транзисторного ключа є обов'язковою умовою розуміння принципів роботи цифрових пристроїв.

Схеми ключів на польових транзисторах з керуючим pn-переходом і з індукованим каналом із загальним витоком і загальним стоком показані на малюнку:

8

Мал. 5

Для будь-якого ключа на польовому транзисторі Rн> 10-100 кОм.

Керуючий сигнал Uвх на затворі близько 10-15 В. Опір польового транзистора в закритому стані велике, порядку 108-109 Ом.

Опір польового транзистора в відкритому стані може становити 7-30 Ом. Опір польового транзистора по ланцюгу управління може становити 108-109 Ом. (Схеми "а" і "б") і 1012-1014 Ом (схеми "в" і "г").

1 покоління - з лінійною навантаженням.

2 покоління - з нелінійним навантаженням. Як навантаження (замість) ставили другий польовий транзистор однакового типу провідності.

Мал. 6 Транзисторний ключ на польовому транзисторі з лінійної навантаженням.

3. Принцип дії електронних ключів

Електронні ключі засновані на роботі біполярних транзисторів. Коли на базі транзистора «0» щодо емітера, транзистор «закритий», ток через нього не йде, на колекторі все напруга живлення (сигнал високого рівня - «1»). Коли на базі транзистора «1», він «відкритий», виникає струм колектор - емітер і падіння напруги на опорі колектора, напруга на колекторі, а з ним і напруга на виході, зменшується до низького рівня «0».

У статичному режимі ключ знаходиться в стані «включено» (ключ замкнутий), або в стані «вимкнено» (ключ розімкнути). Перемикання ключа з одного стану в інший відбувається під впливом вхідних сигналів: імпульсів або рівнів напруги. Найпростіші ключові схеми мають один керуючий вхід і один вихід.

Основу ключа становить транзистор в дискретно або інтегральному виконанні.

Залежно від стану ключ шунтує зовнішнє навантаження більшим чи малим вихідним опором. В цьому і полягає комутація ланцюга, вироблена транзисторним ключем.

Основними параметрами ключа є:

* Швидкодія, що визначається максимально можливим числом перемикань в секунду; для інтегральних ключових схем воно складає мільйони комутацій;

* Тривалість фронтів вихідних сигналів;

* Внутрішні опору у відкритому і закритому стані;

* споживана потужність ;

* Стійкість, рівна рівню перешкоди на вході, що викликає помилкове перемикання;

* Стабільність порогових рівнів, при яких відбувається перемикання;

* Надійність роботи в реальних умовах старіння радіодеталей, зміни джерел живлення і т.д.

4. Застосування електронних ключів

Електронний ключ служить для перемикання безперервно змінюються електричних сигналів. Якщо ключ знаходиться в стані "включено", його вихідна напруга повинна по можливості точно дорівнювати вхідному; якщо ж ключ знаходиться в стані "вимкнено", вихідна напруга повинна бути якомога ближче до нуля або, у всякому разі, повинно якомога менше залежати від вхідного.

Електронні ключі засновані на роботі біполярних транзисторів. Коли на базі транзистора «0» щодо емітера, транзистор «закритий», ток через нього не йде, на колекторі все напруга живлення (сигнал високого рівня - «1»). Коли на базі транзистора «1», він «відкритий», виникає струм колектор - емітер і падіння напруги на опорі колектора, напруга на колекторі, а з ним і напруга на виході, зменшується до низького рівня «0».

Також можливе використання польових транзисторів. Принцип їх роботи схожий з принципом роботи електронних ключів на біполярних транзисторах. Цифрові ключі на польових транзисторах споживають менший струм управління, забезпечують гальванічну розв'язку вхідних і вихідних ланцюгів, проте швидкодія їх нижче в порівнянні з біполярними.

література

1. Горбачов Н.Г. Промислова електроніка М. 2001

2. Кудрявцев И.А. Фалкін В.Д. Електронні ключі навчальний посібник Самара 2002

3. Семенов Б.Ю. Силова електроніка для любителів і професіоналів - М .: СОЛОН-Р, 2001. - 327с.

4. Опадчій Ю.Ф., Глудкін О.П., Гуров А.І. Аналогова і цифрова електроніка - М .: Гаряча лінія - Телеком, 2000. - 768 с.

5. www.wikipedia.org

6. Навчально-методичний комплекс, розділ «Електроніка» 117-118 с.