2 Применение электронных ключей

Электронные аналоговые ключи применяются в качестве прерывателей для ОУ с преобразованием постоянного малого входного напряжения в переменное, для обслуживания ОУ в схемах выборки – хранения аналоговых сигналов, для последовательной коммутации аналоговых сигналов многих источников на общую нагрузку, для построения схем преобразования аналог – код и код – аналог, а также для коммутации логических сигналов, их инверсии и нормирования к стандартным значениям.

3 Классификация электронных ключей

По способу подачи сигналов управления различают:

1. Ключ с непосредственной связью цепей источника сигнала и управления, между которыми нет гальванической изоляции.

2. Ключ с гальванической изоляцией цепей источника сигнала и управления.

По виду включения ключевого элемента различают: ключи тока и ключи напряжения.

ключ тока ключ напряжения

По типу используемого ключевого элемента различают ключи:

на диодах; на биполярных и полевых транзисторах; на тиристорах; на ИС.

4Ключ напряжения, построенный на биполярном транзисторе

В отличие от усилительного каскада с ОЭ транзистор работает не в линейном, а в ключевом режиме, т.е. может находиться только в двух состояниях:

1. Полностью открыт, или насыщен при Iб = Iб^max = Uупр/R1 Iб^max > Uвх/Ri∙.

2. Полностью закрыт при Iб = 0.

В режиме насыщения Uвых → 0 (Uкэ^нас ≈ 0,1 − 0,5В).

В режиме отсечки, если Rб << Rн Uвых → Uвх.

Простейший ключ тока на биполярном транзисторе.

ПриUупр > Uвх транзистор насыщен и Iк = Uвх/R.

При Uупр = 0, Iк → 0 (≈Iк^обр).

5 Электронные ключи на полупроводниковых диодах

Диодные ключи находят широкое применение в электронных и микроэлектронных устройствах. Наиболее часто они используются с целью электрического разделения нескольких источников импульсных сигналов, работающих на общую нагрузку.

При этом диод в диодном ключе обеспечивает передачу от источника сигнала в нагрузку импульсов напряжения одной полярности и блокировку передачи импульсов обратной полярности.

На отрезке t0 – t1 происходит накопление заряда неосновных носителей в p – n переходе, при этом уменьшается сопротивление диода и напряжение на нём. В интервале t2 – t4 через диод протекает ток в обратном направлении.

Это связано с тем, что в p – n переходе накоплен избыточный объёмный заряд неосновных носителей. Закрытие диода произойдёт лишь после уменьшения заряда до нуля.

При ёмкостной нагрузке диодного ключа основную роль играют переходные процессы, определяемые зарядом и разрядом ёмкости нагрузки . При поступлении входного сигнала диод в ключе может быть открыт или закрыт в зависимости от соотношения напряжения Е иUвх.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое электронный ключ?

2. В каких целях применяются электронные ключи?

3. Какие бывают ключи по типу используемого ключевого элемента?

4. Нарисуйте схему ключа напряжения, построенного на биполярном транзисторе и объясните принцип действия?

5. В чем особенность электронных ключей на полупроводниковых диодах?