Транзисторный ключ ОЭ на n-p-n транзисторе с насыщением

Лекция №11

Часть 2: ЦИФРОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

КЛЮЧЕВЫЕ СХЕМЫ

Определение ключевого устройства

Эквивалентная схема и параметры цифровых ключей.

Транзисторный ключ ОЭ на n-p-n транзисторе с насыщением

Транзисторный ключ ОЭ на n-p-n транзисторе с ООС на диоде Шоттки

Цифровые ключи на МДП транзисторах с индуцированным каналом n-типа

Цифровые ключи на МДП транзисторах с индуцированным каналом n-типа и р-типа (комплементарные ключи)

Определение ключевого устройства

 

1.Ключевым устройством или просто ключом называется электронный узел, обладающий двумя рабочими состояниями: «ВКЛЮЧЕН» («открыт») и «ВЫКЛЮЧЕН» («закрыт»), которые отличаются соответствующими значениями основных статических и динамических параметров.

 

Эквивалентная схема и параметры цифровых ключей

2.1Эквивалентная схема цифрового ключа.

2.2 Основные статические параметры цифровых ключей приведены в таблице 2

 

Таблица 2 Основные статические параметры цифровых ключей

 

Основной параметр	Состояние	Комментарии
«ВКЛЮЧЕН»	«ВЫКЛЮЧЕН»
1. Внутреннее сопротивление ключа	Низкое (единицы Ом-десятки Ом	Высокое (единицы кОМ-десятки Мом)
2.Параметры управляющего входного тока и напряжения	логические «0» или «1»	логические «0» или «1»
3.Параметры выходного тока и напряжения	логические «0» или «1»	логические «0» или «1»
4. Стабильность параметров порогов переключения управляющего входного напряжения или тока	Единицы %	Единицы %
5. Уровень коммутационных помех	Десятые доли - единицы % от величины логических «0» или «1»	Десятые доли - единицы % от величины логических «0» или «1»
6.Сопротивление утечки ключа	Высокое (единицы кОМ-десятки Мом	Высокое (единицы кОМ-десятки Мом)

 

Транзисторный ключ ОЭ на n-p-n транзисторе с насыщением

3.1 Рассмотрим: ВАХ транзистора, схему ключевого каскада, передаточные и переходные характеристики, временные и статические параметры, статическую и динамическую помехоустойчивость.

3.2 Схема транзисторного ключа с насыщением и с общим эмиттером,передаточная характеристика, выходные характеристики транзистора с нагрузочной прямой представлена на рисунке

 

3.3Статическая передаточная характеристика цифрового ключа

 

 

 

Рисунок 1 - Передаточная характеристика цифрового ключа

 

3.4 U₁–максимально допустимый уровень «1» на входе КЛЮЧА, которому соответствует:

 

U_0в, U_0н – нижний и верхний пределы величины лог. «0» на выходе КЛЮЧА.

 

3.5 U₀ – максимально допустимый уровень «0» на входе КЛЮЧА, которому соответствует:

 

U_1в, U_1н – пределы нижней и верхней величины лог. «1» на выходе КЛЮЧА с учётом разброса параметров КЛЮЧА.

Рис. 6.3. Передаточная характеристика КЛЮЧА типа НЕ.

3.6 Статическая помехоустойчивость (U_п0, U_п1), характеризуется максимальной величиной постоянного напряжения (тока) помехи на входе КЛЮЧА, которая не вызывает смены состояния на выходе.

 

3.7 Динамическая помехоустойчивость (U^д_п0, U^д_n1) определяет устойчивость состояния КЛЮЧА в динамическом режиме при управлении импульсным сигналом и зависит от уровня статической помехоустойчивости (U_п0, U_п1) и мощности входной импульсной помехи, т.е. амплитуды, длительности и формы помехи (см. рисунок 1).

 

3.8 Переходные процессы при переключении представлены на следующем рисунке 2.

 

1. Стадия задержки включения t зад.вкл (интервал t1-t0).   2. Стадия формирования фронта включения tф- (интервал t2-t1).   3. Стадия включения - стадия накопления избыточного заряда неосновных носителей в базе (интервал t3-t2). 4. Стадия задержки выключения tзад.выкл - стадия рассасывания (рекомбинации) неосновных носителей базы (интервал t4-t3). 5. Стадия нарастания фронта tф+ (интервал t7-t5).

 

3.9 Основные динамические (временные) парам етры ключей определяют его быстродействие, которое характеризуются следующими временными параметрами:

время задержки включения;

время задержки выключения;

время переключения из состояния «выключено» в состояние«включено»;

время переключения из состояния «включено» в состояние «выключено»;

	3.10 Основной недостаток насыщенных ключей - значительные времена tзад.вкл, tф-, tф+, tзад.выкл из-за накопления и рассасывания неосновных носителей базы.