Параллельный коммутатор

Применение биполярного транзистора в качестве параллельного коммутатора показано на рис. 17.8 и 17.9. В схеме на

Рис. 17.8. Параллельный коммутатор на биполярном транзисторе.

Рис. 17.9. Параллельный коммутатор на биполярном транзисторе в инверсном включении.

рис. 17.8 транзистор работает в прямом включении, а в схеме на рис. 17.9 в инверсном включении. Чтобы транзисторная цепь была достаточно низкоомна, необходимо поддерживать базовый ток в пределах нескольких миллиампер. Токи коллектора и эмиттера не должны превышать этих значений; при этом остаточные напряжения, соответствующие Iс = 0 или Ie = 0, будут малы.

Последовательный коммутатор

На рис. 17.10 представлена схема последовательного коммутатора, выполненная на биполярном транзисторе. Чтобы перевести этот транзистор в режим отсечки, необходимо приложить отрицательное управляющее напряжение. Оно должно быть по абсолютной величине большим, чем максимальное напряжение отсечки. Предельное значение этой величины составляет — u_ebo = — 6 В.

Чтобы открыть транзистор, на его вход надо подать управляющее напряжение большее, чем напряжение отсечки, на величину U = I_BR_B. При этом переход коллектор-база откроется, и транзистор будет работать как ключ в инверсном включении. Недостатком схемы является протекание базового тока транзистора через цепь источника входного сигнала. Чтобы это не сказывалось на работе схемы, внутреннее сопротивление источника сигнала должно быть достаточно малым.

Если выполняется это условие, то схема оказывается пригодной и для положительного входного напряжения. При этом ток эмиттера открытого транзистора будет положителен, что уменьшает напряжение смещения. Как следует из графика на рис. 17.7, при определенном значении тока эмиттера оно может даже равняться нулю.

Рис. 17.10. Последовательный коммутатор на базе насыщенного эмиттерного повторителя.

Рис. 17.11. Передаточная характеристика для положительных входных напряжений.

В этом режиме работы схема представляет собой насыщенный эмиттерный повторитель. Для управляющего напряжения, величина которого лежит в пределах от нуля до Ue она работает как эмиттерный повторитель сигнала Uупр Это обстоятельство иллюстрируется передаточной характеристикой коммутатора для положительных входных напряжений, представленной на рис. 17.11.

Последовательно-параллельный коммутатор

Если совместить насыщенный эмиттерный повторитель (рис. 17.10) и параллельный коммутатор, представленный на рис. 17.9, получится последовательно-параллельный коммутатор, имеющий в обоих рабочих состояниях малое напряжение смещения. Недостатком его является необходимость наличия комплементарных управляющих сигналов. Более простое управление можно обеспечить, если применить изображенный на рис. 17.12 комплементарный эмиттерный повторитель, который работает в режиме насыщения в обоих направлениях. Для этого необходимо обеспечить выполнение условий

Рис. 17.12. Последовательно-параллельный коммутатор.

Uупрмах > Ue и Uynpмин < 0. Благодаря низкому выходному сопротивлению в обоих режимах схема реализует высокую скорость коммутации выходного напряжения между значениями 0 В и Ue.