10. Що таке цифровий ключ? Детально опишіть роботу біполярного насиченого ключа.
У сучасних цифрових радіоелектронних пристроях дискретна цифрова
інформація подається і передається у вигляді дворівневих кодових слів,
у яких електричний сигнал може мати тільки два рівня своїх значень –
високий (В) та низький (Н). Такий метод зручний тим, що для створення
подібних сигналів можна використовувати звичайний електричний ключ –
вимикач, який працює за принципом “замкнено-розімкнено”.
Імпульси, подібні до зображеного на рис. 6.9. можна створювати,
наприклад, за допомогою електричної схеми, наведеної на рис. 6.10.
Коли ключ К розімкнений на виході схеми буде присутня напруга
високого рівня U(B)=Е. Коли ж ключ замкнений, то опори R1 і R2
утворюють дільник напруг, і на виході буде присутня напруга низького
рівня:
U(Н) = E*R2/(R1+R2)
Транзистор можна примусити працювати і у режимі керованого електричного ключа,тобто в ключовому режимі.
Як відомо, електричний ключ – це пристрій, який може знаходитися
тільки у двох станах:
розімкненому, коли його опір нескінченно великий;
замкненому, коли його опір практично нульовий.
Рис.6.12
Розглянемо роботу біполярного транзистора у ключовому режимі на
прикладі транзистора КТ339. Його передавальна характеристика наведена на
рис. 6.12. При Uвх < 0,5 В транзистор закритий і напруга на його колекторі
дорівнює напрузі живлення. При Uвх > 0,9 В встановлюється режим
насичення, коли вихідна напруга не залежить від вхідної і складає ~0,5 В. Ділянка характеристики “ab” відповідає активному режиму. Таким чином, ключовому режиму
відповідає область вхідних напруг, менших за 0,5 В та більших за 0,9 В.
Звичайно, транзистор не є ідеальним ключем: у відкритому стані через
скінченність Uнас його опір хоча й малий, але скінчений, а у закритому
стані завдяки існуванню некерованої компоненти колекторного струму
ІКЕ0 опір транзистора не є нескінченно великим. У цьому сенсі транзистор
поступається простим механічним ключам. Проте, головною перевагою
транзисторів, які працюють у ключовому режимі, є можливість керувати
ними з великою швидкістю за допомогою електричних сигналів.
11. Як працюють цифрові ключі на мдн—транзисторах?
Базова схема цифрового ключа на МДН-
транзисторі мало відрізняється від розглянутої
вище для випадку біполярного транзистора
(рис. 6.13). Принцип роботи такого ключа цілком
аналогічний до принципу роботи ключа на
біполярному транзисторі. При напругах на
затворі, менших за U0 (див. рис. 6.14), при якій
індукується канал, транзистор закритий і вихідна
напруга дорівнює напрузі живлення E. При
перевищенні вхідною напругою значення Uвхгр,
МДН-транзистор веде себе як майже лінійний
опір і на виході встановлюється напруга низького
рівня: Uвихmin = E/(Uвхгр*Yo*Rc+1),Yo - провідність каналу транзистора
Рис.6.13 Рис.6.14
Варто зауважити, що у біполярному транзисторі напруга низького рівня
формується у стані насичення і потенціал колектора (тобто напруга на
виході) практично не залежить від ІK та ІБ. У МДН-транзисторі насичення
немає і для одного і того ж транзистора при різних RC будуть
формуватися різні низькі рівні вихідної напруги.