Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Общая структурная схема связи источников и приемни: ков сиглалов через коммутатор показана на рнс. 11.1 Коммутатор состоит из определенным образом связанных электронных клю;;;:е1ей, выполненных ла диодах или транзисторах. Ключи аналоговых сигналов дол'-;-каы обеспечить неискаженную передачу сигналов от источников к приемникам. ;::.Однако в процессе передачи ключи могут исказить передаваемый сигнал. Эти ,т'искажения в первую очередь зависят от свойств самих ключей, но также и от -:::сягналов управления. Сигналы из цепи управления могут наложиться на пере":::;.;.даваемый сигнал, иначе говоря, возможны помехи из цепи управления на линии ! передачи сигналов Обычно устройство управления коммутатором является цифровым и действу.:-'-'Уст либо ро заранее установленной программе, либо под управлением микро- '-.~ процессоров или мини-ЭВМ.
В последнем случае программа управления коммута- 1::,тором может быть изменена. Для выбора определенного ключа и назначения его ':,-'„: функции (т. е. включения или отключения) используется адресный дешифратор ,-,:: команд. Кроме этого, при передаче сигналов возможны временные задержки, свя".;". таплые или с быстродействием самих ключей, нли с быстродействием устройства ;;-",управления. И в том, и в другом случае возможны потери частей передаваемых .-'чарнилов илн их искажение, например, растягивание фронтов сигналов или изме, 'Зет|ие их длительности Для исключения потерь при передаче сигналов, а также для согласования ;:.!::,,Ссопротивлений источников и приемников сигналов в состав коммутаторов могут ;;,-:, входить различные согласующие или нормирующие усилители.
Коэфициент пере';!Утдачи этих усилителей может быть или фиксированным, или устанавливаемым при ." помаши устройства управления Если источники н приемники сигналов могут меняться местами, то коммутатор ь".:";.должен быть двунаправленным, т. е. обеспечивать передачу сигналов в обоих направлег~-:,: ппкх. Такая проблема возникает, например, при записи аналоговых сигналов в устрой- $..' ~:.,раве памяти, которое в этом случае является приемником информации, и считыванием к;::,:"спппшов из устройства памяти, которое становится тогда источником сигншка.
рис 1! 1 цтрукту1в.вк схема коммутевви исто'ивков и врвсмввков си~валов Раздел 2. Аналоговые интегральные мнк осхемы Упрощенные схемы идеальных и реальных ключей в замкнутом и разомкну- ' том состояниях приведены па рис. 11.2. Эти схемы отражают работу ключей в статическом режиме и не могут быть использованы для анализа помех нз цепл управления пли динамических режимов самих ключей.
Замкнутый ктпоч (рис. 11.2а) имеет некоторое внутреннее сопротивление гтн которое це явдяется постоянным, а сложным образом может зависеть от тока 1, через ключ. Последо- вательно с сопротивлением действует источник остаточного напряжения ес, ко- торый в общем случае также зависит от тока. Разомкнутый ключ (рис. 11.2 б) можно заменить сопротивлением утечки г., н источником тока угечки („ которые в общем случае мел уз зависеть от напряжения на разомкнутом ключе й'„.
Динамические модели ключей могут включать различные паразитпые емкости .! и ипдуктивностн. С помощью этих схем замещения возможен анализ быстродей- ствия ключей илн расчет коммутационных помех из цепи управления. Индуктив- .! насти ключей могут сказываться на довольно высоких частотах и, в основном, обусловлены их выводами. В качестве примера па рис. 11.3 приведена схема ключа на полевом -рннзнс-, -я торе с изолированным затвором. Очевидно, что при подаче на затвор ключа им- пульсного сигнала управления ы', помехи через паразитные емкости кл|оча Сн и С,„буду~ появляться на сопротивлении открытого ключа.
Кроме того, на прохож- дение сигнала через ключ будут влиять переходные процессы в транзисторном клю ~е, рассмотренные в Лекции 5. При коммутации источника сигнала и нагрузки можно использовагь как оди-;;зс ночные ключи, так н их различные комбинации. Способы подключения источни- .,':,'.1 3 ка сигнала к нагрузке зависят от свойства источника сигнала и нагрузки. На 'й рис. ! 1.4 приведены четыре раюсичпых способа подключения сигнала к нагрузке.
Штриховыми линиями на схемах показаны элементы неидеально| о ключа, соотве- ствующие схемам замещения, приведенным на рис. 11.2. Если источник сигнала имеет характеристики, близкие к характеристикам,зм) идеального источника напряжения (т е. имеет малое внутреннее сопротивление:;:.,':.'1 г,сцтс„,), то для его коммутации целесообразно использовать последовательпын ',-'~ и„=О б) Е, ,.=о г, 1„ Гс У'.
Ц :)н (г, -.-1 Ч а) рнс. ~ КЗ цксмы яямсщсння кяюм я снмкнусом соссояянн (к) и рязомкнксом сос~ояннн 1Ы Лекция 11. Комм тато ы аналоговых сигналов 1 Се„ И Рлс.! (.3. Схема ключа на оолсаом транзисторе с изолированным затлором (а) и его упрщпенная схема замещения (б) (ез((хс:11.4 а) или последовательно-параллельный к(поч (рис. 11.4 6). Если же ис- 4(нцяк сигнала имеет характеристики, близкие к характеристикам идеального ;;~ргочника тока (т. е.
имеет малу1о внутреннюю проводимость я, << )т „'), то для его фйзимутации лучше использовать параллельный ключ (рис. 11.4 в) или параллель,";~)гьПоследовательный ключ (рис. 11.4 г). Погрешности. вносимые конечными значениями сопротивлений ключа в зам- "г4((()тгом и разомкнутом состоянии для схемы, изображенной па рис. 11.4 а, опреде;~~фбтся формулами г) „ь) -;„"Рьга ))и Схемы пояхякзченпя источника сн нала к нирузке при помощи послеяоаатеяьного ;:,, ключа (а), послслоа тельно-параллельного ключа (б).
параляельного ключа (а) и параллельно послелояательного ключа (г) ((3 Раздел 2. Аналоговые илтег вльные микросхемы Аналогичным образом можно определить погрешности для других схем' включения, приведенных на рис. 11.4. Диодные ключи применяются для точного и быстрого переключения напряже., ний и токов.
Схемы различных диодных ключей приведены на рис. 11.5. Двух-, диодный ключ, приведенный на рис. 11.5 а, при отсутствии управляющего налряз ' жения заперт. При подаче на аноды диодов положительного управляющего на-'".. пряжения диоды отпираются и ключ замыкается. Напряжение смещения таксгв.' диодного ключа определяется разностью прямых напряжений на диодах 1)! и 02,.;::; При подобранных диодах напряжение смещения лежит в пределах 1 . 5 мВ. Время;:-:,, коммутации определяется быстродействием диодов.
Для диодных ключей обьзчвст':,. используются диоды Шотки или кремниевые зпитаксиальные диоды с тонков:. базой, В этих диодах слабо выражены эффекты накопления носителей н их инер;— ционность в основном определяется перезарядом барьерной емкости. Дифферея'-),.
циальное сопротивление открытого диодного ключа равно сумме дифференцнадь'=; ных сопротивлений диодов и может лежать в пределах от 1 до 50Ом. Основным недостатком такого ключа является прямое прохождение тсхв;;.'„ управляющего си~нала через нагрузку Я„и источник сигнала е,. Для снизкеикя:,:,. напряжения помехи зту схему целесообразно использовать при малых сопротивлв".~,. ниях источника сигнала и сопротивления нагрузки.
Кроме того, желательно уве.';,':,':, личивать сопротивление Яз для снижения тока в цепи управления. Однако следую!' учесть„что снижение тока управления приведет к увеличению диффереззциальнсй),-'з сопротивления диодов. Для снижения помех из цепи управления можно использовать мостовую стд~-, му, приведенную на рис. 11.5 б. В этой схеме цепь управления развязала от цейяв б) Рис.
) ) б Схемы диодиык ключей вв двух диодвк !в), мостового (б) и ив юеспз диодвк )в)-';.й) ! )4 Лекчмя11. Комм ато ы аналоговых сигналов ";::::~фредачи сигнала. Если напряжение управления равно нулю или имеет поляр!.Йеть„запирающуто диодный мост, то ключ разомкнут. При положительной по;:;Вярности источника управляющего сигнала ключ замыкается, а ток управления 1."яррходнт только через диоды и сопротивление Я,.
Учитывая, что для цепи пере-:,;-:,феи сигнала диодные пары Р1, Р2 и РЗ, Р4 включены встречно, напряжение ;.",мщения также будет равно разности прямых падений напряжений на диодах, :,2;е, примерно равно напряжению смещения двухдиодного ключа. Недостатком схемы, приведенной на рис. 11.5 б является отсутствие общей ':,точки у источника сигнала и источника управления. Схема, изображенная на "',-"рве. 11.5 а, лишена этого недостатка. В этой схеме используются два симметрич;.".;:.,'янх источника сигналов управления ен и ех, Сигналы этих источников подводят:-,рг:к диодному мосту через разделительные диоды Р5, Рб.
Для поддержания диод- :~)ргс моста в запертом состоянии при отсутствии сигналов управления на него ..'.;Мотается через резисторы Ан и Ягт запирающее напряжение от источников посто,'::ялого напряжения +Е. В этой схеме, так же как и в предыдущей„обеспечивается '";,ф~вязка источника управления от цепи источника сигнала ',!,: Схемы двухдиодных ключей использованы в микросхемах диодных коммута-":.;:"торов серии 265ПП1 и 265ПП2. Эти коммутаторы отличаются только полярное::;:5яу управляющего напряжения. Схема коммутатора 265ПП2 приведена на -':::,'уяс.
11,ба. Она представляет собой семиканальный переключатель с общим сит::;::ваяем управления. Мостовые диодные кшочи использованы в интегральных мик!рхесхемах К252КТ1 и 265КН1. Упрощенная схема одного ключа микросхемы ;.'Л2Кт1 приведена на рис. 11.66. Питание этой микросхемы осуществляется от 1т '-:;:„,11вух источников +Е и -Е с напряжением 6В. Каждый ключ этой микросхемы б) — Е 265ПП2 : Рас.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
