3. Переключатели на полевых транзисторах

Аттенюатор. Максимальное ослабление аттенюатора (рис. 6.9) составляет 80 дБ, а переменного напряжения с частотой до 500 кГц — более 60 дБ. Максимальный коэффициент передачи при входном напряжении постоянного тока равен 0,93, а для перемен­ного напряжения с частотой 500 кГц — 0,46. Максимальное управ­ляющее напряжение менее 8 В.

Одиночный ключ. Для коммутации постоянного напряжения ис­пользуется ключ на полевом транзисторе VT1 (рис. 6.10, а). В от­крытом состоянии, когда на затворе напряжение равно нулю, транзистор имеет сопротивление R_ОТK = 1/S = 500 Ом. Если поло­жительное напряжение на затворе больше напряжения отсечки, транзистор находится в закрытом состоянии. В этом режиме сопро­тивление его может превышать сотни мегаом. Управление ключом осуществляется транзистором VT2. Когда он закрыт, положи­тельное напряжение коллектора проходит через диод на затвор полевого транзистора. При появ­лении нулевого напряжения в коллекторе ключ открывается. Максимальная частота работы ключа равна 50 кГц. Входное на­пряжение, коммутируемое клю­чом, лежит в пределах от 10 до +5 В. Сопротивление нагрузки не менее 5 кОм. Точность переда­чи входного сигнал более 0,1%. Передаточная характеристика ключа показана на рис. 6.10,6. Управляющее напряжение положительной полярности должно быть больше 1В.

Рис. 6.10 Рис. 6.11

Модулятор с компенсацией помехи. При преобразовании посто­янного входного сигнала в переменный существенные ограничения на минимальное значение входного сигнала накладывают помехи. Чтобы избавиться от этого, применяют схемы компенсации. Одна из таких схем представлена на рис. 6.11. В схеме модулятора ключ построен на транзисторе VT1. Усилитель собран на транзисторе VT2. Цепь компенсации состоит из двух резисторов R5 и R6.

Управляющий сигнал прямоугольной формы подается на за­твор полевого транзистора. Из-за наличия паразитной емкости затвор — сток-напряжение коммутации проникает на выход в виде помехи и образует начальный уровень. Проникшее напряжение ком­пенсируется импульсами управляющего напряжения, поступающими в. исток VT2 с делителя на резисторах R5 и R6 в противофазе по отношению к напряжению помехи. Компенсирующее напряжение устанавливается с помощью переменного резистора R5.

Схема с противофазной компенсацией. На рис. 6.12, а приведе­на схема коммутации аналогового сигнала, в которой применена цепь компенсации импульсных помех, возникающих из-за паразит­ных емкостей полевых транзисторов. Компенсация осуществляется подачей противофазного помехе сигнала на выход схемы через конденсатор С1. Амплитуда компенсирующего импульса устанав­ливается потенциометром R2. При частоте управляющих сигналов 1 кГц и амплитуде 5 В средний ток в нагрузке от импульсных помех может составлять 2 — 5 нА. Дрейф выходного напряжения при компенсации уменьшается в 10 — 20 раз. На схеме рис. 6.12,6 при­менен двухзатворный полевой транзистор. Компенсация импульсных помех осуществляется по второму (верхнему по схеме) затвору. При управляющем напряжении 1,5 В и при определенной темпера­туре средний ток от импульсных помех можно свести к нулю. При изменении температуры дрейф тока в нагрузке составляет 0,2 — 0,5 нА/град.

Рис. 6.12

Рис. 6.13

Комбинированный модулятор. Модулятор (рис. 6.13) состоит из двух поочередно открывающихся транзисторов VT1 и VT2. Когда открыт транзистор VT1, входной сигнал поступает на затвор уси­лительного транзистора VT3, который имеет входное сопротивле­ние около 100 МОм. В следующий момент транзистор VT1 закры­вается, а транзистор VT2 открывается и на вход усилителя посту­пает нулевой уровень. В результате на выходе транзистора VT3 будет усиленный сигнал прямоугольной формы. Амплитудная ха­рактеристика всей схемы линейна в пределах от 10 мкВ до 1 мВ с коэффициентом передачи 0,8. Если на входе отсутствует сигнал, то на выходе возникают импульсные помехи, которые вызваны пара­зитными емкостями модулятора. Положительные импульсы имеют амплитуду около 25 мкВ, а от­рицательные импульсы — более 100 мкВ. Эти помехи можно ча­стично компенсировать с по­мощью цепочки R1, С1. Парамет­ры этой цепочки находятся в прямой зависимости от паразит­ных емкостей транзисторов.

Балансный модулятор. Схема балансного модулятора (рис. 6.14) состоит из двух комбинирован­ных модуляторов. В результате приведенного на схеме включения на выходах балансного модуля­тора возникают импульсные помехи одной полярности. Входные сигналы модулятора по­даются на Вход 1 и Выход 2 дифференциального усилителя. Поскольку импульсные помехи поступают одновременно на оба усилителя, то в результате они будут частично скомпенси­рованы. Степень компенсации зависит от коэффициента подавления синфазных сигналов дифференциальным усилителем, а также от неравенства паразитных емкостей модулятора. Импульсные помехи на выходе усилителя могут составлять менее 1 мкВ. Максимальное значение входного сигнала 3 В. В схеме вместо транзисторов VT1 — VT4 целесообразно применить две интегральные микросхемы КПС202, в которых находятся по два подобранных полевых тран­зистора.

Рис. 6.14 Рис. 6.15

Балансный компенсатор помех. При подаче сигналов на вход ОУ (рис. 6.15) через полевой транзистор VT1 на выходе схемы возникают импульсные помехи, связанные с паразитными емкостями транзисторов. Чтобы избавиться от этого, на другой вход усилителя подаются аналогичные сигналы, снимаемые с другого полевого тран­зистора VT2. В результате на обоих входах ОУ возникают одина­ковые помехи. Подстройка амплитуд этих помех осуществляется с помощью резистора R6. В итоге на выходе ОУ выбросы от пере­ключения полевых Транзисторов не превышают 1 мВ. Для вход­ного сигнала с амплитудой меньше 3 В точность передачи равна 0,5%.