Главная  Линейные элементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [ 19 ] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

Схема ключа

Вначале рассмотрим ключи с дискретными диодами. На рис. 2.4а показана схема элементарного диодно-резисторного ключа, управляемого перепадами напряжения с амплитудой Umax (рис. 2.4в); входное управляющее напряжение e(t) принимает одно из двух значений (£° -низкий уровень или - высокий уровень) (рис. 2.4е). (Во многих случаях управляющий сигнал является выходным сигналом транзисторного ключа; как будет показано ниже, если при этом используется транзистор типа п-р-п.

"ОН

---=

Рис. 2.4

то уровень £0 О, а - положителен, например £• = -}-10 В; если же используется транзистор типа р-п-р, то уровни и £* - отрицательны, причем jf"! «О, а [ЁЦ, например, равен 10 В.)

Будем пока полагать, что источник напряжения e{t) низкоом-ный, и поэтому уровни напряжения £" и £ ие зависят от нагрузки, т. е. от величины тока через источник. Кроме того, предположим, что перепады напряжения V-m-Ex. от £° до £ и обратно происходят мгновенно.

В дальнейшем для упрощения расчетов будем рассматривать схему (рие. 2.46) с эквивалентными параметрами:

г> Rh

Rn + Ro °

(2.2)



/до (О =/до (О 2 0°

(в действительности температура удвоения тока /до для разных диодОв различна и может быть значительно меньше 10° С [8]). Если, например, известно, что при комнатной температуре (/ = 20°С) тепловой ток германиевого диода /до = Ю мкА, то при / = 60° С /до = 10-24= 160 мкА.


Рис. 2.5

При малых обратных напряжениях ток /у может быть незначительным (обычно у германиевых диодов) и тогда /обр ~ /до; у кремниевых диодов обычно /у > /до (при / = 20° С /до порядка 0,1 мкА) и нередко считают /обр /у- В общем случае будем считать /обр =/до +/у- Если линеаризовать обратную характеристику диода (рис. 2.3), то можно приближенно считать (рис. 2.5а)

/обр = /до + «о6р ?обр. (2.3)

где Ro6xi - сопротивление, определяющее наклон аппроксимирующей прямой; Ro6v - порядка 0,1 -f- 1 МОм.

Эквивалентная схема обратно смещенного диода, соответствующая ф-ле (2.3), показана на рис. 2.5а.

Рассмотрим статические состояния ключа. В этих состояниях диод может быть смещен либо в прямом направлении (диод работает в активной области), либо в обратном (область отсечки диода). При подаче на диод обратного напряжения (% < 0) через него протекает обратный ток /обр, который состоит в основном из теплового тока /до и тока утечки /у. Ток утечки, естественно, зависит от величины обратного напряжения диода (чем больше обратное напряжение, тем больше и ток утечки); от температуры среды, окружающей диод, /у практически не зависит. Тепловой ток /до зависит от температуры f; можно приближенно считать, что /до удваивается при повышении температуры на 10° С:

о о

t -г„



При > О диод смещен в прямом направлении; при этом через него протекает прямой ток /пр. Для инженерных расчетов диод, работающий в активной области, часто представляется активным сопротивлением Rnp, характеризующим средний наклон вольтам-перной характеристики.

То или иное состояние диода зависит от соотношения управляющих уровней Е°, и напряжения смещения Бок. При воздействии низкого потенциала Е° диод открыт, так как всегда параметры схемы выбираются так, чтобы Е° < Еоп. При этом уровень выходного напряжения будет низким:

" /?он + /?пр Ron + Rup °" 1 + RnpfRoB 1 + /?он ?пр

(2.4)

Если внутреннее сопротивление источника Rt не пренебрежимо мало, то его учет сводится к замене в ф-ле (2.4) величины Rnp величиной

/?;.р = Rrp + Rr. (2.5)

Если

RoH » пр, (2.6)

то и° В. (2.7)

При 1воздейстЕии высокого потенциала £ в зависимости от его соотношения с потенциалом Еои возможны три режима-Л, В, С.

1. В режиме Л Я> он и диод заперт; эквивалентная схема ключа принимает вид, показанный на рис. 2.56, и потенциал f/ на выходе высокий:

- -l + WoH +1 + Ло.р (o.. + W (2.8) Здесь нет необходимости в учете внутреннего сопротивления

Rt источника, так как обычно Rt <С ?обр- При Ron < Rotv

W Eo„ + hoRon. (2.9)

Величина уровня зависит от температуры - с ее ростом растет ток /до и увеличивается потенциал f/. Для того чтобы можно было не считаться с влиянием температуры, следует выбрать Ron так, чтобы

RohmO макс Он> (2.10)

где /до макс - значение теплового тока при максимальной температуре в заданном температурном диапазоне работы ключа; при этом

иЕо„. (2.11)



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [ 19 ] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0011