.

Ключи на полевых транзисторах

Ключи на полевых транзисторах используются для коммутации как аналоговых, так и цифровых сигналов. Достоинствами ключей на полевых транзисторах являются:
  • - малое остаточное напряжение на ключе, находящемся в открытом состоянии;
  • - высокое сопротивление в непроводящем состоянии и, как следствие, малый ток, протекающий через транзистор, канал которого перекрыт;
  • - малая мощность, потребляемая от источника управляющего напряжения;
  • - хорошая электрическая развязка между цепью управления и цепью коммутируемого сигнала;
  • - возможность коммутации электрических сигналов очень малого уровня (порядка мкВ).

Динамические характеристики ключей на биполярных транзисторах и повышение их быстродействия

Для неискажающей передачи информации транзисторными ключами необходимо, чтобы все гармоники спектра прямоугольных импульсов или импульсной последовательности усиливались с одинаковым коэффициентом усиления и начальные фазовые сдвиги между гармониками не изменялись.
Это обеспечивается равномерной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) в рабочем диапазоне частот и линейно-возрастающей фазово-частотной характеристикой ФЧХ.

Ключи на биполярных транзисторах

В линейных схемах потенциал коллектора транзистора устанавливается таким, чтобы его величина находилась в пределах между напряжением питания и напряжением на коллекторе в режиме насыщения UК НАС. При этом усиление сигнала осуществляется в окрестности установленной рабочей точки.
Отличительной особенностью линейных схем является то, что величина входного сигнала остается настолько малой, что выходное напряжение линейно зависит от входного и не выходит за пределы верхней и нижней границ линейного участка характеристики, так как в противном случае появились бы заметные искажения сигнала.

Аналоговые коммутаторы

Аналоговый коммутатор служит для коммутации аналоговых входных сигналов. Если коммутатор находится в состоянии «включено», его выходное напряжение должно по возможности точно равняться входному; если же коммутатор находится в состоянии «выключено», оно должно стать равным нулю.
Существуют различные схемные решения коммутаторов, удовлетворяющие указанным условиям. Их принцип действия показан на рис. 15.1 а, б, в на примере механических переключателей.

ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ

В отличие от рассмотренного ранее режима, где транзистор работал в режиме малого сигнала и являлся линейным элементом, в импульсном режиме, являющимся характерным для цифровых устройств, транзистор работает в режиме большого сигнала. В отличие от режима малого сигнала, где отклонение от рабочей точки по постоянному току порядка 20-30%, в режиме большого сигнала транзистор переходит из зоны отсечки через активную область в режим насыщения и наоборот. Как правило, в импульсной технике транзистор работает в двух противоположных состояниях: в режиме отсечки (транзистор заперт) и в режиме насыщения (транзистор открыт и насыщен). Коэффициент передачи транзистора в этих режимах меньше единицы, т.е. он не обладает усилительными свойствами.

Компараторы на интегральных микросхемах

Интегральные компараторы напряжения, входящие в состав отдельных серий интегральных схем, представляют собой специализированные операционные усилители с дифференциальным входом и одиночным или парафазным (прямым и инверсным) выходами. Входной каскад обычно работает в линейном режиме, а выходной формирует значение сигналов логических 0 и 1 на уровнях, соответствующих данной серии микросхем.

 

 

Рис. 14.13. Передаточная характеристика инвертирующего триггера Шмитта
 
 

  

 

 

Триггер Шмитта

Триггер Шмитта функционально является компаратором, уровни включения и выключения которого не совпадают, как у обычного компаратора, а различаются на величину, называемую гистерезисом переключения UГ. В данном разделе рассматривается несколько примеров использования интегральных компараторов в качестве триггера Шмитта. Простейшая схема компаратора, представленная , имеет два недостатка. При медленно изменяющемся входном сигнале напряжение на выходе также может изменяться достаточно медленно. Более того, если во входном сигнале присутствует шум, то на выходе может происходить дребезг в те моменты, когда напряжение на входе проходит через точку переключения (рис. 14.11). Оба недостатка позволяет устранить положительная обратная связь (рис. 14.12).

Характеристики аналоговых компараторов

Аналоговые компараторы описываются набором параметров, которые нужно учитывать при их использовании. Основные параметры можно разделить на статические и динамические. К статическим параметрам относятся такие, которые определяют его состояние в установившемся режиме. Компараторы характеризуются следующими статическими параметрами.
1. Пороговая чувствительность – минимальный разностный сигнал, который можно обнаружить компаратором и зафиксировать на выходе как логический сигнал.
2. Напряжение смещения ЕСМ – определяет смещение передаточной характеристики компаратора относительно идеального положения (рис.14.1, а). Для коррекции этого смещения используют балансировку.

АНАЛОГОВЫЕ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ Устройство и принцип действия

Аналоговые компараторы напряжения предназначены для определения момента равенства двух напряжений и выработки цифровых выходных сигналов 0 или 1 в зависимости от знака разности сравниваемых сигналов. Компаратор представляет собой одноразрядный аналого-цифровой преобразователь. По сути дела, компаратор напряжения чувствителен к полярности напряжения, приложенного между его сигнальными входами. Напряжение на выходе компаратора будет иметь высокий уровень всякий раз, когда разность напряжений между неинвертирующим и инвертирующим сигнальными входами положительна и, наоборот, когда разностное напряжение отрицательно, выходное напряжение компаратора соответствует логическому нулю.