18. Аналоговые ключи на полупроводниковых диодах

Аналоговый ключ предназначен для включения и выключения непрерывного входного сигнала. Выходное напряжение должно предельно точно соответствовать входному при замкнутом ключе и быть равным нулю при разомкнутом. Основные свойства аналогового ключа характеризуются следующими параметрами:

• ослабление сигнала в положении «включено»;

• затухание в положении «выключено» (запирающий ток);

• диапазон аналогового напряжения;

• время срабатывания.

Диоды могут использоваться в качестве ключей благодаря высокому обратному и низкому прямому сопротивлениям.

Диодный последовательный ключ

Диоды могут использоваться в качестве ключей благодаря высокому обратному и низкому прямому сопротивлениям. Если к схеме на рис. 17.9 приложено положительное управляющее напряжение, диоды D5 и D6 заперты, а постоянный ток I протекает через обе ветви D1, D4 и D2, D3 от одного источника тока к другому. В результате устанавливаются потенциалы

V1 = Ue + UD, V2 = Ue – UD,

а выходное напряжение составляет

Ua = V1 – UD = V2 + UD = Ue

при равенстве напряжений в прямом направлении. Если они не равны, возникает напряжение смещения.

При отрицательном управляющем напряжении диоды D5 и D6 открыты, а диодный мост заперт, чем обеспечивается двойное разделение выхода от входа и установление неизменного потенциала посередине между ними.

19. Аналоговые ключи. Статические и динамические параметры

Аналоговый ключ предназначен для включения и выключения непрерывного входного сигнала. Выходное напряжение должно предельно точно соответствовать входному при замкнутом ключе и быть равным нулю при разомкнутом. Основные свойства аналогового ключа характеризуются следующими параметрами:

• ослабление сигнала в положении «включено»;

• затухание в положении «выключено» (запирающий ток);

• диапазон аналогового напряжения;

• время срабатывания.

Ещё параметры: сопротивление включения, диапазоны входных напряжений, мощность потерь, время включения, память данных

20. Аналоговые ключи на биполярных транзисторах

Аналоговый ключ предназначен для включения и выключения непрерывного входного сигнала. Выходное напряжение должно предельно точно соответствовать входному при замкнутом ключе и быть равным нулю при разомкнутом. Основные свойства аналогового ключа характеризуются следующими параметрами:

• ослабление сигнала в положении «включено»;

• затухание в положении «выключено» (запирающий ток);

• диапазон аналогового напряжения;

• время срабатывания.

Оценим возможность использования биполярного транзистора в качестве ключа, рассмотрев семейство его характеристик вблизи нулевой точки. Они представлены на рис. 1 и построены для малых положительных и отрицательных напряжений между коллектором и эмиттером транзистора.

Рис1Полное семейство выходных характеристик схемы с общим эмиттером и соответствующая схема измерения

Если выполнить схему так, чтобы при переходе выходного тока через нуль менялась проводимость транзистора. Для этого меняют местами коллектор и эмиттер и получают семейство выходных характеристик, представленное на рис. 2. Если теперь измерить напряжение UCE транзистора с учетом знака, при больших выходных токах получим практически ту же зависимость, что и в стандартном режиме (см. рис. 1). Причина состоит в том, что ток эмиттера, используемый здесь в качестве выходного, практически рамен коллекторному току.

Рис. 2 Полное семейство выходных характеристик схемы с заменой эмиттера на коллектор и соответствующая схема измерения

Однако около нулевой точки имеет место существенное отличие, связанное с тем, что в этой области уже нельзя пренебрегать током базы по сравнению с выходным током. При нулевом выходном токе в стандартном режиме эмиттерный ток равен току базы, то есть отличен от нуля, и на выходе появляется указанное выше напряжение смещения от 10 до 50 мВ. Напротив, если выходной ток выставить на нуль после перемены местами эмиттера и коллектора, именно коллекторный ток сравняется с током базы, и, следовательно, промежуток коллектор–эмиттер окажется открытым (инверсный режим Если поддерживать слабый эмиттерный ток, транзистор практически всегда работает в инверсном режиме.