16

Содержание

Введение.

Учебные вопросы (основная часть):

1. Общие сведения об электронных ключах.

2. Диодные ключи.

3. Транзисторные ключи

Заключение

Литература:

Л.15 Быстров Ю.А., Мироненко И.В. Электронные цепи и устройства,-М: Высшая школа. 1989г. – 287с. с. 138-152,

Л.19 Браммер Ю.А., Пащук А.В. Импульсные и цифровые устройства. - М.: Высшая школа, 1999 г., 351 с. с. 68-81

Л21. Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров «Аналоговая и цифровая электроника», М.- Горячая линия- Телеком, 2000г с. 370-414

Учебно-материальное обеспечение:

1. Плакаты

Текст лекции Введение

Известно, что для обеспечения работы импульсных устройств и получения импульсных колебаний необходимо осуществлять коммутацию нелинейного элемента (замкнуть, разомкнуть).

Такой режим работы нелинейного элемента называется ключевым, а устройство, в состав которого входит данный нелинейный элемент - электронным ключом.

1. Общие сведения об электронных ключах.

Электронным ключом называется устройство, которое под воздействием управляющих сигналов осуществляет коммутацию электрических цепей бесконтактным способом.

Назначение электронных ключей.

В самом определении заложено назначение “Включение - выключение”, “Замыкание - размыкание” пассивных и активных элементов, источников питания и т.д.

Классификация электронных ключей.

Электронные ключи классифицируются по следующим основным признакам:

1. По виду коммутирующего элемента:

• диодные;

• транзисторные;

• тринисторные, динисторные;

• электровакуумные;

• газонаполняемые (тиратронные, тигатронные);

• оптронные.

2. По способу включения коммутирующего элемента по отношению к нагрузке.

• последовательные ключи;

Рис. 1

• параллельные ключи.

Рис. 2

3. По способу управления.

• с внешним управляющим сигналом (внешним по отношению к коммутируемому сигналу);

• без внешнего управляющего сигнала (сам коммутируемый сигнал и является управляющим).

4. По виду коммутируемого сигнала.

• ключи напряжения;

• ключи тока.

5. По характеру перепадов входного и выходного напряжений.

• повторяющие;

Рис. 3

• инвертирующие.

Рис. 4

6. По состоянию электронного ключа в открытом положении.

• насыщенный (электронный ключ открыт до насыщения);

• ненасыщенный (электронный ключ находится в открытом режиме).

7. По количеству входов.

• одновходовые;

Рис. 5

• многовходовые.

Рис. 6

Устройство электронных ключей.

В состав электронного ключа обычно входят следующие основные элементы:

0. непосредственно нелинейный элемент (коммутирующий элемент);

1. цепи питания;

2. нагрузка.

Принцип действия электронного ключа.

Рис. 7

Принцип действия рассмотрим на примере идеального ключа.

На рисунке:

0. SA - ключ;

1. U_вх - напряжение, управляющее работой ключа;

2. R - сопротивление в цепи питания;

3. E - напряжение питания (коммутируемое напряжение).

В состоянии включено (ключ SA замкнут), напряжение на выходе U_вых=0 (сопротивление R замкнутого идеального ключа равно нулю).

В состоянии выключено (ключ SA разомкнут), напряжение на выходе U_вых=Е (сопротивление R разомкнутого идеального ключа равно бесконечности).

Такой идеальный ключ производит полное размыкание и замыкание цепи, так, что перепад напряжения на выходе равен Е.

Однако реальный электронный ключ далек от идеального.

Рис. 8

Он имеет конечное сопротивление в замкнутом состоянии -R_{вкл зам}, и в разомкнутом состоянии - R_{выкл разом}. Т.е. R_{вкл зам}>0, R_{выкл разом}<. Следовательно, в замкнутом состоянии U_вых=U_ост>0 (остальное напряжение падает на ключе).

В разомкнутом состоянии U_вых<E за счет падения напряжения на R, создаваемым остаточным током ключа (так как при R_{выкл разом}< нет полного размыкания ключа). В результате, перепад выходного напряжения при переключении так же меньше значения Е.

Таким образом, для работы электронного ключа необходимым является выполнение условия R_{выкл разом}>> R_{вкл зам}.

Основные характеристики электронных ключей.

1. Передаточная характеристика.

Это зависимость выходного напряжения U_вых от входного U_вх: U_вых=f(U_вх).

Если нет внешнего управляющего сигнала, то U_вых=f(E).

Такие характеристики показывают насколько близок электронный ключ к идеальному.

2. Быстродействие электронного ключа - время переключения электронного ключа.

3. Сопротивление в разомкнутом состоянии R_{выкл разом} и сопротивление в замкнутом состоянии R_{вкл зам.}

4. Остаточное напряжение U_ост.

5. Пороговое напряжение, т.е. напряжение, когда сопротивление электронного ключа резко меняется.

6. Чувствительность - минимальный перепад сигнала, в результате которого происходит бесперебойное переключение электронного ключа.

7. Помехоустойчивость - чувствительность электронного ключа к воздействию импульсов помех.

8. Падение напряжение на электронном ключе в открытом состоянии.

9. Ток утечки в закрытом состоянии.

Применение электронных ключей.

Электронные ключи применяются:

1. В простейших схемах формирования импульсов.

2. Для построения основных типов логических элементов и основных импульсных устройств.

Таким образом, электронные ключи это устройства, осуществляющие коммутацию бесконтактным способом.