Электронный ключ на основе мдп-транзистора с резистивной нагрузкой

С

Рисунок 3.4

хема транзисторного ключа на МДП-транзисторе с индуцированным n-каналом с линейной нагрузкой (схема с общим истоком) приведена на рис.4. На рис.5 изображено семейство выходных характеристик транзистора для разных напряжений на затворе и приведена нагрузочная прямая. Передаточная ха­рактеристика ключа, зависимость выходного напряжения от входного, приве­дена на рис.3.4.

Статистические состоянии ключа

Ключ в рабочем режиме в зависимости от значения входного напряжения находится в одном из двух состояний:

• закрыт (точка А) при ;

• открыт (точка В) при .

В закрытом состоянии через транзистор протекает пренебрежимо малый ток и выходное напряжение практически равно напряжению источника питания . В открытом состоянии полевой транзистор можно рассматривать, как сопротивление .

Э

Рисунок 3.5

квивалентная схема ключа в от­крытом состоянии представляет собой резисторный делитель, подключенный к источнику питания (рис.3,5). Выходное напряжение:

= /( + ),

где - сопротивление открытого ка­нала сток-исток транзистора. Для уменьшения выходного напряжения в открытом состоянии необходимо увеличивать сопротивление резистора и уменьшать сопротивление канала. Для уменьшения необходимо брать транзисторы с большим значением крутизны S, малым пороговым напряжением и увеличивать амплитуду входного сигнала . Сопротивление канала для различных транзисторов лежит в пределах 20 Ом - 10 кОм.

Переходные процессы в ключе на полевом транзисторе

И

Рисунок 3.6

нерционные свойства полевого транзи­стора определяется наличием межэлектродных емкостей , , . (рис.3.5). Скорость перезаряда ем­костей во время переходных процессов опреде­ляет быстродействие ключа. Наибольшее влия­ние на переходные процессы оказывает емкость , так ее величина примерно на порядок пре­вышает значение других межэлектродных емко­стей. Поэтому в дальнейшем будем рассматри­вать переходные процессы в ключе с учетом межэлектродной емкости сток - исток.

Включение транзистора

П

Рисунок 3.7

осле подачи на вход транзистора от­пирающего напряжения = > в течении короткого интервала времени 3 заряда емкости формируется проводящее состояние транзистора (рис. 3.7). Ток стока транзистора принимает значения , соответствующее входному напряжению . Этим током происходит разряд емко­сти . Во время разряда транзистор мож­но рассматривать как генератор тока, на­пряжение на транзисторе уменьшается, а ток остается постоянным. При больших значениях , что имеет место, можно счи­тать, что практически весь ток стока тран­зистора идет на разряд емкости . При этом разряд емкости будет происходить постоянным током, а напряжение на ней уменьшается по линейному закону. На ко­нечной стадии разряда рабочая точка транзистора перемещается в область спа­дающего тока и разряд выходной емкости замедляется. Ориентировочно время включения, совпадающее с временем разряда емкости, можно определить по формуле:

.

После разряда емкости ток стока транзистора уменьшается до величины, определяемой значениями и : .