Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Одна соответствует включенному, другая выключенному состоянию ЭК. Динамические свойства СК характеризуют их способность передавать на выход короткие сигналы е„,. и определяются как инерционными свойствами применяемых ЭК, так и паразитиымн параметрами самих электрических цепей. Численно эти свойства характеризуются временами переключения, задержки переключения или максимальной частотой коммутации. В качестве ЭК в настоящее время применяются кремниевые биполярные и полевые транзисторы или полупроводниковые диоды.
Следует отметить, что основное достоинство ЭК иа полупро. водниковых диодах — их простота — прн интегральной технологии ие дает практически никаких преимушеств. Это определяет их меньшее применение прп изготовлении ИС. В последнее время все большее применение находят ЭК на ос.
нове полевых транзисторов. Это, в первую очередь, определяется возможностью уменьшения рассеиваемой мощности, что согласу. ется с требованием комплексной миниатюризации ЭУ. В то же время применение биполярных транзисторов в качестве ЭК позволяет реализовать большее быстродействие СК, чем н объясняется их широкое использование в устройствах импульсной и цифровой электроники наряду с полевычй транзисторами. ~в,г. диодкыв ключи Структура диодных ключей и нх статические характеристики передачи. Статические характеркстики передачи диодиых ключей полностью определяются типом используемой СК и ВАХ полупроводникового прибора.
По принципу действия диодиые ключи не требуют специального управляющего напряжения, роль которого в данном случае выполняет непосредственно коммутируемый сигнал, т, е, е,„вэмев». Вследствие этого для данного класса устройств существует только одна статическая характеристика передачи, вид которой определяется амплитудой н полярностью коммутируемого напряжения ев . На практике прн построении диодиых ключей наибольшее распространение получили последовательная и параллельная СК.
Поэтому остановимся яа рассмотрении свойств только этих двух схем. Последовательный диодный ключ может быть представлен схемой, приведенной на рис. 10.4,а. При получении аналитических выражений, описывающих ее статическую характеристику пере- зтг а) Ряс, !ел. Схема еоследоннтельного днодного ллгоча (а) н ее статические нарннтеристнна нередачи (62 (10,1) дачн, будем, как было отмечено ранее, полагать, что входящие в нее сопротнвлення носят чисто активный характер, а ВАХ диода опясываются кусочно-линейной функцией вида (4.3).
Тогда для схемы рнс. 10.4,а можно заянсать следующие выражения: 2'н Ионн = (е.„ — СУде) Рнн+ ге нр+2тн для е„'.> СУдо, 2тн и,„,= е, Д +глнер+2с для е < СУдо, где ел но, гинею СУде — параметры кусочно-лннейной аппрокснма- инн ВАХ вЂ” днфференцнальные сопротнвлення прн прямом н об- ратном смещения р-п-перехода н пороговое нанряженне соответ. огненно. Прн условии, что диод н нсточннк входного сигнала идеальны (глнр= О, глннр сю н Лен=О), система уравнений (!О.1) примет внд и .=е,— СУде для е >СУло,. и, = 0 для е,н е СУде.
(10.2) В соответствии с полученными выражениями, статическая харак- ~ернстнка передачи последовательного днодного ключа имеет ннд кусочно-лннейной фуякцнн (рнс. 10.4, б). В случае реальных дно- да н нсточкнка сигнала углы наклона прямой ветвн ВАХ вЂ” ключ ннлючен (енн>СУдо) н обратной ветви — ключ выключен (енн< <С2до) соответственно равны а а ге(я ! 1+(гн нр+Утннуггн н' агс1й (10.3) 1+Р н нор+ 2тнн)Юн ер Рнс. 10.5 Схемы последовательного диодного ключа с раааичным подключение источника смешении Е, (и, в1 н кх статические характеристики передачи (б, г йля идеальных источника сигнала и диода, описываемого систе мой уравнениЯ (10.2), зти углы примут свои предельные зиачени1 а =45' и и'=О. Напряжение е„„соответствующее моменту включения (вы ключения) диодного ключа, называется рровмелг включения кли чи.
В рассматриваемой схеме евк»=0до. Вид статической характеристики передачи и значения еаа можно изменять, если в схему ключа ввести дополнительные нс точники смещения Е, . Возможные варианты таких схем и соот ветствующие статические характеристики передачи приведены н: рис. 10.5. В обеих схемах напряжение включения определяетс: выражением ев»х (где+у«н. Значение у«н зависит от места вклю чеиия дополнительного источника.
Так, для схемм рис. 10.5,« и,.=ю,.)1.д)1,.+г.). а для схемы рнс. 10.5, в (7«Е„. Следуе отметить, что углы наклона характеристик, приведенных н: рис. 10.5.б,г меньще, чем для исходной схемы ключа (см рис, 10,4,б). пример 10.1. Рассчитать статическую характеристику передачи последов; тельного днодиого ключа по схеме рнс. го 5,е со следующими параметрамг й»» О,! кОм; й«» 0,51 кОм; Л„2,2 кОм, ń— 5 В, (где 0,65 В, г» „г 50 Ом, т»ш, 100 кОм Р е ш е н н е. 1 Напрак«ен««е смещении (Г«»-Е«»й»/(й»+й ) ( — 51: Х2,2/2,2.0,51 — 466 В, 374 !'ис.
!06. Схема параллелыюго днодиого ключа (е) и его статическая характе- ристика передачи (б) 2 Напри>кение вклкншния е.„,=Е, +(>до — 403+065- — 341 В. 3 Для определения углов наклона ВЛХ ключа по первому закону Кирхгоеа зачкшем уравнение длн точки й схемы при условии, что диод смешси в пряном направлении: Ош. Есц-иаих еа~ — (>до- ичм 1. т.". >,чт', ~ткуда Параллельный днодный ключ может быть представлен схемой, приведенной иа рнс. 10.6, а. Сопротивление)та является балластным сопротивлен»ем, ограничивающим ток, протекающий через диод. Полагая )>>' =)то+)те„н используя для статической характеристики передачи параллельного диодного ключа допущения, аналогнчпме сделанным ранее, получаем: еах Уде аеих— О дар тга ~ 7 для ра, ~ (.)до() + )т;Юч); ам„-,, для сш":, Удо(1+ Ц)"т.).
14 Д,'(++ „— ) ($0.4) Зтб ! а> агс>3(диких>асах)=асс>3 !+Рак->-га ар)(В~а+ Мгч) ! 1-> (О.! +0,05) (1 2,2+!10.31) 4 Звпксмвая аналогичные уравиеикя для обратного смещения диода ИР, получаем 1 а,'= агг>(( --агс>2 =0,23'. !+Фен+сафар)(1 Ам+1~Асм) !+(О,!+100)(1 2.2-г!>051) Для идеального диода (гавр=О, гаева=со) выражения (!04) прн. мут более простой внд ив„х = (7до для пах "м Уло(1+ )1о~)(„); и„= и !)с„/()ге+ )!ела для г (7по(1+ Й'/Ю. В соответствии с (10.4) статическая характеристика передачи параллельного днодного ключа имеет вид, приведенный на рнс. 10,6, б.
Напряжение включения ключа для рассматриваемого случая е„=(7ло(1+)со'Я ). Углы наклона статнческой характеристики передачн, прнведен- ной на рнс.!0.6,б, в соответствии с (!0.4) равны 1 а= агс(я +;(1/Л.+!1;.,» ' ( 10.6) 1 а' - агс(й 1+!хе (Юм+!!гамор) Для идеального днода гх,р О, гхсер са н формулы (10.6) примут следующий вид: а — 0; а' = агс(й)с„!(й„+ Й;). Следует отметить, что как н в последовательном днодном клю- че, нспользуя дополнительные источники смещения, напряжение пва н сам внд статической характеристики передачи можно видо- изменять в широких пределах, В качестве примера на рнс.
10.7 показаны схемы параллель- ных диодных ключей с нсточннкамн смещения Е„ н соответствую- п(не нм статические характеристики передачн. В первой из схем ееме (Есм+ ()до) (1+Ао'И~), а постоянная составляющая выходного снгнала ()емхе=Есм+(!ло. Углы накяона статнческнх ВАХ связаны с соответствующнмн угламн характеристики исходной схемы (рнс. 10.6,п) неравенствами пх>а, сса'>со', сер<а„ое'<а', Прпмер 1ЕЛ.
Сравнить параметра статпческпх хвракрерпстпк передави схем рпс. 106а н 107а прп слеп)пмкнх тсповпях. Д,„=о,! кОм; На=1,5 кОм; й„ =Ю кОм; (!до 0,65 В; г,,~ 50 Ом; еамр !00 кОм; (7, 5 В; й, 75 Ом, Решение 1, Лпя схемы рис. 10.6,а 1,5+0,1 ! е „= Удо(1 )га'!Р,)=0,65 (1+ ) =0,754 В; 1О 1 1 ~ 1~-))о'(1(ям+1(га„р) !+(1,5+0,1)(!!!О+!!0.05) 1 1 !+нее (!()7м+ 1!ех фер) 1+(1 5+оф!) (1(10+1!100) 676 „10.7. Схема параллельных днолных ключей с различным подключением нс- "Ф ' ннкз смещение Е,„(а, в) п статнческне хзрзкгернстнкн передачн (б, з) ! еа. )(ля сх рнс. 10.7,н Мзи+)Г» ! l 0,1+1,5 ! евю=(Е~~+()де ) ] 1+ — ] (5 ~0,05) ] 1+ — ~ 6,55 В. н Алпясав для точки А схемы урззнекне по первому закону Кнрхгофа, получям ! ! 1+Я»'(1Я„+11(глез+Я,„)] )+(1,5+0,1)]1/10+1(005+0075)] 4 1», 1 1 1+)7»'!1%к+1(гзезр+)(см)) !+(15+01)]1]10+!(!00+0055)] 40,37~.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
