Kada radite sa složenim krugovima, korisno je koristiti razne tehničke trikove koji vam omogućuju postizanje cilja uz malo truda. Jedan od njih je stvaranje tranzistorskih prekidača. Što su oni? Zašto ih treba stvarati? Zašto se nazivaju i "elektronički ključevi"? Koje su značajke ovog procesa i na što trebam obratiti pažnju?
Od čega su napravljeni tranzistorski prekidači
Izrađeni su korištenjem polja ili bipolarnih tranzistora. Prvi se dalje dijele na MIS i ključeve koji imaju kontrolni p–n spoj. Među bipolarnim, razlikuju se nezasićeni. Tranzistorski ključ od 12 V moći će zadovoljiti osnovne potrebe radioamatera.
Statični način rada
Analizira privatno i javno stanje ključa. Prvi ulaz sadrži nisku razinu napona, što ukazuje na logički nulti signal. U ovom načinu rada su oba prijelaza u suprotnom smjeru (dobiva se granična vrijednost). I samo toplina može utjecati na struju kolektora. U otvorenom stanju, na ulazu ključa postoji visoka razina napona koja odgovara signalu logičke jedinice. Moguće je raditi u dva načina radaistovremeno. Takve performanse mogu biti u području zasićenja ili linearnom području izlazne karakteristike. Zadržat ćemo se na njima detaljnije.
Key Saturation
U takvim slučajevima, tranzistorski spojevi su pristrani prema naprijed. Stoga, ako se osnovna struja promijeni, tada se vrijednost kolektora neće promijeniti. U silicijskim tranzistorima potrebno je približno 0,8 V za dobivanje pristranosti, dok za germanijeve tranzistori napon fluktuira unutar 0,2-0,4 V. Kako se općenito postiže zasićenje ključa? To povećava struju baze. Ali sve ima svoje granice, kao i povećanje zasićenja. Dakle, kada se postigne određena trenutna vrijednost, ona prestaje rasti. A zašto provoditi zasićenje ključa? Postoji poseban koeficijent koji prikazuje stanje stvari. S njegovim povećanjem, povećava se nosivost koju imaju tranzistorski prekidači, destabilizirajući čimbenici počinju utjecati s manjom silom, ali performanse se pogoršavaju. Stoga je vrijednost koeficijenta zasićenja odabrana iz kompromisnih razmatranja, usredotočujući se na zadatak koji će se morati izvršiti.
Nedostaci nezasićenog ključa
A što se događa ako optimalna vrijednost nije dostignuta? Tada će postojati takvi nedostaci:
- Napon javnog ključa će pasti i izgubiti na oko 0,5 V.
- Imunitet na buku će se pogoršati. To je zbog povećanog ulaznog otpora koji se opaža kod tipki kada su u otvorenom stanju. Stoga će smetnje kao što su udari struje također dovesti domijenjanje parametara tranzistora.
- Zasićeni ključ ima značajnu temperaturnu stabilnost.
Kao što vidite, ovaj proces je ipak bolje provesti kako bi se u konačnici dobio savršeniji uređaj.
Izvedba
Ovaj parametar ovisi o maksimalnoj dopuštenoj frekvenciji kada se može izvršiti prebacivanje signala. To pak ovisi o trajanju prijelaza, koje je određeno inercijom tranzistora, kao i utjecaju parazitskih parametara. Da bi se okarakterizirala brzina logičkog elementa, često se navodi prosječno vrijeme koje se javlja kada signal kasni kada se prenosi na tranzistorski prekidač. Krug koji ga prikazuje obično pokazuje upravo takav prosječni raspon odziva.
Interakcija s drugim ključevima
Za to se koriste elementi veze. Dakle, ako prvi ključ na izlazu ima visoku razinu napona, onda se drugi otvara na ulazu i radi u navedenom načinu rada. I obrnuto. Takav komunikacijski sklop značajno utječe na prolazne procese koji se javljaju tijekom prebacivanja i brzinu tipki. Ovako radi tranzistorski prekidač. Najčešći su sklopovi u kojima se interakcija odvija samo između dva tranzistora. Ali to uopće ne znači da to ne može učiniti uređaj u kojem će se koristiti tri, četiri ili čak više elemenata. Ali u praksi je teško naći primjenu za to,stoga se rad tranzistorske sklopke ovog tipa ne koristi.
Što odabrati
S čime je bolje raditi? Zamislimo da imamo jednostavnu tranzistorsku sklopku, čiji je napon napajanja 0,5 V. Tada će pomoću osciloskopa biti moguće uhvatiti sve promjene. Ako je struja kolektora postavljena na 0,5mA, tada će napon pasti za 40mV (baza će biti oko 0,8V). Prema standardima zadatka, možemo reći da je to prilično značajno odstupanje, koje nameće ograničenje na upotrebu u brojnim krugovima, na primjer, u prekidačima analognog signala. Stoga koriste posebne tranzistore s efektom polja, gdje postoji kontrolni p–n spoj. Njihove prednosti u odnosu na njihove bipolarne rođake su:
- Mala količina preostalog napona na ključu u stanju ožičenja.
- Visoki otpor i, kao rezultat, mala struja koja teče kroz zatvoreni element.
- Mala potrošnja energije, tako da nije potreban značajan upravljački napon.
- Moguće je prebacivanje električnih signala niske razine koji su jedinice mikrovolta.
Tranzistorizirani relejni ključ idealna je primjena na terenu. Naravno, ova poruka je ovdje objavljena isključivo kako bi čitatelji imali predodžbu o njihovoj primjeni. Malo znanja i domišljatosti - i mogućnosti implementacije u kojima postoje tranzistorski prekidači, bit će izmišljeno jako puno.
Primjer rada
Pogledajmo pobliže,kako radi jednostavan tranzistorski prekidač. Preklopljeni signal se prenosi s jednog ulaza i uklanja s drugog izlaza. Za zaključavanje ključa na kapiju tranzistora se primjenjuje napon koji premašuje vrijednosti izvora i odvoda za vrijednost veću od 2-3 V. Ali u tom slučaju treba paziti da se ne prelaziti dopušteni raspon. Kada je ključ zatvoren, njegov otpor je relativno velik - više od 10 ohma. Ova vrijednost se dobiva zbog činjenice da dodatno utječe struja obrnutog prednapona p-n spoja. U istom stanju, kapacitivnost između sklopnog signalnog kruga i kontrolne elektrode fluktuira u rasponu od 3-30 pF. Sada otvorimo tranzistorski prekidač. Sklop i praksa će pokazati da će se tada napon kontrolne elektrode približiti nuli, te da je jako ovisan o otporu opterećenja i karakteristici uključenog napona. To je zbog cijelog sustava interakcija vrata, odvoda i izvora tranzistora. To stvara neke probleme za rad prekidačkog načina rada.
Kao rješenje ovog problema, razvijeni su različiti krugovi koji stabiliziraju napon koji teče između kanala i vrata. Štoviše, zbog fizičkih svojstava, čak se i dioda može koristiti u ovom svojstvu. Da biste to učinili, treba ga uključiti u smjeru naprijed blokade napona. Ako se stvori potrebna situacija, dioda će se zatvoriti, a p-n spoj će se otvoriti. Tako da kada se promijeni napon, on ostaje otvoren, a otpor njegovog kanala se ne mijenja, između izvora i ulaza ključa, možeteuključite otpornik visokog otpora. A prisutnost kondenzatora značajno će ubrzati proces punjenja spremnika.
Izračun tranzistorskog ključa
Za razumijevanje, dajem primjer izračuna, možete zamijeniti svoje podatke:
1) Kolektor-emiter - 45 V. Ukupna disipacija snage - 500 mw. Kolektor-emiter - 0,2 V. Granična frekvencija rada - 100 MHz. Baza-emiter - 0,9 V. Struja kolektora - 100 mA. Statistički omjer prijenosa struje – 200.
2) 60mA otpornik: 5-1, 35-0, 2=3, 45.
3) Ocjena otpora kolektora: 3,45\0,06=57,5 ohma.
4) Radi praktičnosti, uzimamo vrijednost od 62 Ohma: 3, 45\62=0, 0556 mA.
5) Uzimamo u obzir osnovnu struju: 56\200=0,28 mA (0,00028 A).
6) Koliko će biti na osnovnom otporniku: 5 - 0, 9=4, 1V.
7) Odredite otpor osnovnog otpornika: 4, 1 / 0, 00028 \u003d 14, 642, 9 Ohm.
Zaključak
I na kraju, o nazivu "elektronički ključevi". Činjenica je da se stanje mijenja pod utjecajem struje. A što on predstavlja? Tako je, sveukupnost elektroničkih naknada. Odatle dolazi drugo ime. To je sve. Kao što vidite, princip rada i raspored tranzistorskih sklopki nisu nešto komplicirano, pa je razumijevanje ovoga izvediv zadatak. Valja napomenuti da je čak i autor ovog članka morao koristiti referentnu literaturu kako bi osvježio vlastito pamćenje. Stoga, ako imate pitanja o terminologiji, predlažem da se prisjetite dostupnosti tehničkih rječnika i potražite novi.informacije o tranzistorskim prekidačima su tamo.
