8.3.Сравнительный анализ и применение схем включения транзисторов.

Сопоставим параметры трех основных схем включения транзисторов, присваивая им соответствующие индексы. Итак,

1)К_{U ОЭ}>К_{U Об}>К_{U ОК}, причем К_{U ОЭ}, К_{U Об}>1; К_{U ОК}<1;

2)К_{I ОК}>К_{I ОЭ}>К_{I Об}, причем К_{I ОК,} К_{I ОЭ}>1; К_{I Об}<1;

3)Кр у всех трех схем больше 1;

4)Δφ _ОЭ=180º, Δφ _Об= Δφ _ОК=0;

5)Rвх ок>Rвх оэ>Rвх _Об;

6)Rвых _Об >Rвых оэ>Rвых ок;

7)f_НГР ок< f_НГР оэ< f_{НГР Об};

8)f_ВГР ок> f_ВГР оэ> f_{ВГР Об};

отсюда для полосы пропускания Δf=f_ВГР-f_НГР:

9)Δf ок> Δf оэ> Δf _Об.

Сравнительный анализ параметров приводит к выводу о том, что схема с ОБ во многих отношениях уступает схеме с ОЭ. Этим обусловлен тот факт, что для усиления сигналов обычно применяют транзисторные схемы с общим эмиттером.

Схема с общей базой предпочтительнее лишь в случае, когда надо при небольшом усилении иметь нулевой сдвиг фаз при прохождении сигнала. Разумеется, этот результат можно обеспечить и при последовательном соединении двух схем с общим эмиттером

(Δφ=Δφ₁+Δφ₂=180º+180º=360º=0º), но такое схемотехническое решение неэкономично. Схема с ОК в силу своей специфики (Кu<1) используется только как усилитель тока (при этом в эмиттерную цепь включают обмотку трансформатора, катушку электромагнита или другой "токовый" элемент и схема отличается от изображенной на рис. 2.4). Чаще схему используют в качестве "буферного" каскада, включаемого между усилителем или генератором, с одной стороны, и низкоомной нагрузкой - с другой (например, выходной каскад измерительного прибора). При этом реализуются сразу несколько свойств схемы: сигнал при прохождении через схему с ОК мало меняется по амплитуде (Кu<1, причем подбором величин S и Rэ удается обеспечить Кu=0,8...0,9 и выше) и не меняется по фазе (Δφ=0), иначе говоря, выходной сигнал "повторяет" входной, высокоомное Rвх исключает щунтирование предыдущего каскада, а низкоомное Rвых позволяет подключить любую нагрузку. По этому своему основному применению схему с ОК обычно называют эмиттерным повторителем ("эмиттерным" - потому что выходной сигнал снимается с эмиттера). Раньше часто использовался также другой удачный термин - "трансформатор сопротивлений", употребляемый в настоящее время очень редко.

В завершение отметим, что наряду с рассмотренными выше тремя схемами в транзисторной схемотехнике используется несколько десятков их модификаций, отличающихся составом элементов, способами питания транзисторов, подачи входного и съема выходного сигналов, параметрами и характеристиками.

8.4.Электронные ключи.

Рассмотренные схемы включения транзисторов применяются в основном для усиления сигналов. При этом одним из требований является отсутствие нелинейных искажений при передаче сигнала. Это достигается в случае, если транзистор остается в линейном режиме во всем диапазоне значений сигнала. Кроме линейного режима у активных элементов имеются также два предельных режима - когда элемент полностью закрыт (режим отсечки) и когда элемент полностью открыт (у транзисторов этот режим называется режимом насыщения).

В ряде задач необходимо скачком переводить транзистор из одного предельного режима в другой, быстро проходя через линейный режим. Схемы, построенные на таком использовании транзисторов, называются, электронными ключами (ЭК).

Электронные ключи используют в импульсной технике для коммутации сигналов в различных электрических цепях. В частности, они входят в состав многих схем импульсного типа, а именно схем, работающих в режимах переключения токов или напряжений. Наиболее часто ключевые схемы выполняют на транзисторах и диодах. В ряде случаев, в основном в исполнительных устройствах, применяют тиристоры.

Ключевую цепь можно рассматривать как нелинейный четырехполюсник, управляемый или от внешнего источника энергии, или самим входным сигналом (рис. 2.5,а), Характеризуя свойства ЭК, вводят понятие околопороговой области, под которой понимают те значения входного сигнала, при которых сопротивление ключа резко изменяется (рис. 2,5,6).

При анализе работы ключей и их практическом использовании необходимо знать следующие параметры:

1. Быстродействие ключа, которое характеризуется длительностью его переключения.

2. Пороговое напряжение ЭК - напряжение, в окрестностях которого сопротивление ключа резко меняется.

3. Чувствительность электронного ключа, под которой обычно понимают минимальный перепад сигнала, в результате действия которого происходит, бесперебойное переключение ключа.

4. Помехоустойчивость ЭК, которая является характеристикой чувствительности электронного ключа к воздействиям импульсов помехи.