Переключатель тока
4.5 Переключатель тока
Переключатель тока выполняется обычно на биполярных транзисторах и представляет собой дифференциальный усилительный каскад (рис. 4.5.1-а), работающий в режиме большого сигнала, но без насыщения транзисторов.
В нем, в зависимости от входного напряжения, ток эмиттерной цепи I0, создаваемый источником ЕП, протекает либо через T1, либо через Т2, т. е. переключается из одного плеча схемы в другое. На (базу транзистора T1 подается входное управляющее напряжение, а на базу транзистора Т2 - постоянное опорное напряжение ЕОП ≈ 0,5(UВХ.МАКС + UВХ.МИН). Коллекторные цепи транзисторов подключены к общей шине (ЕК = 0).
Если принять аппроксимацию входной характеристики транзисторов, как показано на рисунке 4.5.1-б, то для полного переключения тока I0 из одного плеча в другое достаточно уменьшить напряжение UБЭ у открытого транзистора на величину ∆UБЭ, а у закрытого - увеличить на ∆UБЭ. Следовательно, ширина активного участка передаточных характеристик (области переключения) дифференциального каскада (рис. 4.5.1- в) составляет 2∆UБЭ (порядка 0,2...0,ЗВ). При UВХ ≤ ЕОП - ∆UБЭ транзистор T1 закрыт, а Т2 открыт, напряжение UК1 = 0, UК2 = -α I0RК.При UВХ. ≥ Е0П + ∆UБЭ T1 открыт, а Т2 закрыт, соответственно UК1 ≈- -α I0RК, UК2 = 0, Заметим, что в последнем случае при увеличении UВХ напряжение UК1 продолжает несколько спадать и после переключения транзисторов. Однако спад невелик, так как коэффициент передачи каскада ОЭ на транзисторе T1 с эмиттерной нагрузкой RЭ, равный примерно RК/RЭ, значительно меньше единицы. Дальнейшее увеличение UВХ может привести к насыщению транзистора T1. Если принять условие насыщения UБК ≥ 0, то на высокий уровень входного напряжения необходимо наложить ограничение:
Таким образом, требуемые статические состояния переключателя тока обеспечиваются при
Лекция "Заключительная отделка" также может быть Вам полезна.
(4.5.1)
Рисунок 4.5.2 иллюстрирует работу переключателя временными диаграммами.
Быстродействие переключателя тока может быть высоким. Это обусловлено следую щи/ми факторами.
Во-первых, открытые транзисторы не переходят в насыщение, вследствие чего в переходных процессах отсутствует этап рассасывания избыточных зарядов.
Во-вторых, транзистор Т2 работает в режиме схемы ОБ, при которой достигается наиболее высокая скорость его переключения.
В-третьих, для переключения тока I0 требуются небольшие перепады входного сигнала. Полагая, что они создаются аналогичными переключателями тока, имеется возможность использовать резисторы RК с малым сопротивлением (сотни ом), что значительно уменьшает влияние емкости СК транзисторов на время переключения.Общая длительность переходного процесса при переключениях может составлять десятые доли наносекунды. Однако, учитывая, что наилучшие частотные свойства транзисторов проявляются при значительных коллекторных токах, потребляемая от источника питания мощность велика (десятки милливатт).
