2. Диодные ключи.

Диодный ключ это электронный ключ, в качестве коммутирующего элемента в котором используется диод.

В состав диодного ключа входят импульсный диод, сопротивление ограничения, дополнительный источник смещения.

Классификация диодных ключей.

1. По способу подключения диода и нагрузки.

• последовательные диодные ключи;

• параллельные диодные ключи.

Принцип действия

Выходное напряжение будет пропорционально входному до тех пор, пока последнее не станет ниже некоторого уровня. После этого выходное напряжение остается постоянным, несмотря на изменение входного напряжения. В целом, принцип действия основан на свойстве диодов односторонней проводимости.

При рассмотрении принципа работы ВАХ диода можно аппроксимировать линейно-ломанной линией, т.е. заменяя диод активным сопротивлением. При прямом напряжении на диоде (когда p-n переход диода смещен в прямом направлении) сопротивление диода R_{VD пр} будет варьироваться от десятков до сотен Ом (10-100 Ом). При подаче обратного напряжения на диод (когда p-n переход диода смещен в обратном направлении) его сопротивление R_{VD обр} будет варьироваться от десятков до сотен кОм (10-100 кОм).

Чем R_{VD пр}<<R_{VD обр}, тем лучше ключевые свойства устройства..

Схемы диодных ключей и их функционирование.

1. Последовательные диодные ключи.

Основным признаком таких схем является последовательное включение полупроводникового диода и сопротивления нагрузки.

Рис. 9

Функционирование схемы рассмотрим на следующих графиках и переходных характеристиках.

Рис. 10

Работа схемы основана на соблюдении равенства R_н>R и R_VDпр<<R, R_VDобр>>R. Отсюда следует, что R_вых=R. Тогда напряжение на выходе определяется из следующего выражения:

При положительном знаке входного напряжения, т.е. U₁>0, сопротивление прямо смещенного p-n перехода диода будет во много раз меньше сопротивления нагрузки ключа в целом, т.е. R_VDпр<<R. В результате, выходное напряжение будет по амплитуде практически равно входному, U₂=U₁.

В случае, если U₁<0,то R_VDобр>>R, и на выходе напряжение будет отсутствовать (величина выходного напряжения равна произведению сопротивления нагрузки на ток обратно смещенного p-n перехода диода).

При смене полярности включения диода VD все процессы в схеме происходят наоборот.

2. Параллельные диодные ключи.

Основным признаком таких схем является параллельное включение полупроводникового диода и сопротивления нагрузки.

Рис. 11

В приведенной схеме сопротивление R служит для ограничения тока при открытом диоде VD.

Функционирование схемы рассмотрим на следующих графиках и переходных характеристиках.

Рис. 12

Рис. 13

Работа схемы основана на соблюдении равенства R_н>R_VDпр и R_VDпр<<R, R_VDобр>>R. Отсюда следует, что R_вых=R_VDпр. Тогда напряжение на выходе определяется из следующего выражения:

При положительном знаке входного напряжения, т.е. U₁>0, сопротивление прямо смещенного p-n перехода диода будет во много раз меньше сопротивления ключа в целом, т.е. R_VDобр<<R. В результате, выходное напряжение будет по амплитуде практически равно напряжению на полупроводниковом диоде VD, U₂=U_VD0.

В случае, если U₁<0,то R_VDпр>>R, и на выходе напряжение U₂ будет равно напряжению U₁ подаваемому на вход схемы параллельного диодного ключа.

Таким образом, все падение напряжения приходится на закрытый диод.

При смене полярности включения диода VD все процессы в схеме происходят наоборот.

Таким образом, диодный ключ это электронный ключ, нелинейный элемент в которомдиод.