31 . Ключ на бт: принципиальная схема, передаточная характеристика, статический режим работы.

Электронными ключами называют устройства, предназначенные для замыкания или размыкания электрических цепей под действием внешних управляющих сигналов. В бесконтактных электронных ключах используются нелинейные элементы: полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры. В отличие от механических переключателей электронные ключи обладают большим быстродействием и надежностью.

В зависимости от назначения ключевые схемы бывают: цифровые и аналоговые.

Различают статический режим работы ключа, когда он находится в закрытом или открытом состоянии, и динамический режим, соответствующий переключению из закрытого состояния в открытое и наоборот. Каждый из режимов работы описывается определенным набором характеристик и параметров.

Параметры статического режима электронного ключа определяются

его передаточной характеристикой, которая устанавливает зависимость выходного напряжения от входного Uвых = f(Uвх). Рассмотрим работу насыщенного электронного ключа на БТ, принципиальная схема которого представлена на рис. 8.2, а передаточная характеристика – на рис. 8.1.

В транзисторном ключе два его устойчивых состояния (разомкнутое и замкнутое) соответствуют пологим участкам передаточной характеристики, ограниченным точками А и В. На пологом участке (ограниченном точкой А и соответствующем малым входным напряжениям U_вх< U⁰_пор) ключ разомкнут, транзистор закрыт или находится в режиме отсечки, и на нем падает большое напряжение – напряжение логической единицы U¹_вых . При относительно большом входном напряжении U_вх>U¹_пор , соответствующем другому пологому участку, ограниченному точкой В, ключ замкнут, транзистор открыт и насыщен, выходное напряжение U⁰_вых мало. Участок передаточной характеристики между точками А и В соответствует работе транзистора в активном режиме.

Основными параметрами статического режима являются (см. рис.8.2): пороговое напряжение нуля U⁰_пор , соответствующее входному напряжению, при котором БТ находится на границе между режимом отсечки и активным режимом; пороговое напряжение единицы U¹_пор , соответствующее входному напряжению, при котором БТ находится на границе между активным режимом и режимом насыщения; напряжение логического нуля U⁰_вых , соответствующее минимальному выходному напряжению; напряжение логической единицы U¹_вых , соответствующее максимальному выходному напряжению.

Различают запас помехоустойчивости по уровню нуля: U⁰_пом=U⁰_пор-U⁰_вых

который определяет допустимое напряжение помехи положительной полярности, и запас помехоустойчивости по уровню единицы: U¹_пом =U¹_пор –U¹_вых который определяет допустимое напряжение помехи отрицательной полярности.

32 . Ключ на бт: принципиальная схема, динамический режим работы.

Электронными ключами называют устройства, предназначенные для замыкания или размыкания электрических цепей под действием внешних управляющих сигналов. В бесконтактных электронных ключах используются нелинейные элементы: полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры. В отличие от механических переключателей электронные ключи обладают большим быстродействием и надежностью.

В зависимости от назначения ключевые схемы бывают: цифровые и аналоговые.

Различают статический режим работы ключа, когда он находится в закрытом или открытом состоянии, и динамический режим, соответствующий переключению из закрытого состояния в открытое и наоборот. Каждый из режимов работы описывается определенным набором характеристик и параметров.

Динамический режим ключа описывается параметрами быстродействия, которые определяются скоростью переходных процессов, возникающих в устройстве при подаче на вход прямоугольного импульса (рис. 8.5). Быстродействие ключа определяется параметрами используемого активного элемента – транзистора, номинальных значений элементов схемы, характера и параметров нагрузки.

Различают следующие параметры быстродействия:

время задержки t_зд – интервал времени от момента подачи входного сигнала до момента, когда ток коллектора достигнет значения 0,1∙I_Кнас , определяется длит-тью заряда барьерных емкостей эмиттерного и коллекторного переходов БТ, t_зд часто называют временем задержки включения;

длительность фронта t_ф – интервал времени, в течение которого коллекторный ток нарастает от значения 0,1∙I_Кнас до 0,9∙I_Кнас определяется скоростью накопления носителей в базе;

время включения

время рассасывания t_рас – интервал времени между моментом подачи на базу транзистора запирающего импульса до момента, когда ток коллектора уменьшается до 0,9I_{К нас}, определяется скоростью рассасывания избыточных носителей базы, t_рас часто называют временем задержки выключения;

длительность спада t_сп – интервал времени, в течение которого ток коллектора уменьшается от уровня 0,9I_{К нас} до уровня 0,1I_{К нас}, определяется скоростью рассасывания неосновных носителей базы и коллектора;

время выключения

где I_{Б обр m} - амплитуда обратного тока базы в момент подачи на базу запирающего импульса.

Принципиальная схеме ключа на БТ