Kada radite sa složenim kolima, korisno je koristiti razne tehničke trikove koji vam omogućavaju da postignete svoj cilj uz malo truda. Jedan od njih je stvaranje tranzistorskih prekidača. Šta su oni? Zašto ih treba stvarati? Zašto se nazivaju i "elektronski ključevi"? Koje su karakteristike ovog procesa i na šta treba obratiti pažnju?
Od čega su napravljeni tranzistorski prekidači
Proizvedeni su pomoću polja sa efektom 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 volti će moći zadovoljiti osnovne potrebe radio amatera.
Statički način rada
Analizira privatno i javno stanje ključa. Prvi ulaz sadrži nizak nivo napona, što ukazuje na logički nulti signal. U ovom modusu oba prijelaza su u suprotnom smjeru (dobije se prekid). I samo toplina može utjecati na struju kolektora. U otvorenom stanju, na ulazu ključa postoji visoki napon koji odgovara signalu logičke jedinice. Moguće je raditi u dva režimaistovremeno. 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 pristrasni prema naprijed. Stoga, ako se osnovna struja promijeni, tada se vrijednost kolektora neće promijeniti. U silicijumskim tranzistorima je potrebno približno 0,8 V da bi se dobio bias, dok je za germanijumske tranzistori napon fluktuirao unutar 0,2-0,4 V. Kako se uopšte postiže zasićenje ključa? Ovo povećava struju baze. Ali sve ima svoje granice, kao i povećanje zasićenja. Dakle, kada se dostigne određena trenutna vrijednost, ona prestaje da raste. A zašto provoditi zasićenje ključa? Postoji poseban koeficijent koji prikazuje stanje stvari. Sa njegovim povećanjem, povećava se kapacitet opterećenja koji imaju tranzistorski prekidači, faktori destabilizacije počinju da utiču sa manjom silom, ali performanse se pogoršavaju. Stoga se vrijednost koeficijenta zasićenja bira iz kompromisnih razmatranja, fokusirajući se na zadatak koji će se morati izvršiti.
Nedostaci nezasićenog ključa
A šta se dešava ako optimalna vrednost nije dostignuta? Tada će biti takvih nedostataka:
- 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 uočava u ključevima 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 na kraju dobio savršeniji uređaj.
performans
Ovaj parametar zavisi od maksimalno dozvoljene frekvencije kada se može izvršiti prebacivanje signala. Ovo, pak, zavisi od trajanja tranzijenta, koji je određen inercijom tranzistora, kao i od uticaja parazitskih parametara. Da bi se okarakterizirala brzina logičkog elementa, često se navodi prosječno vrijeme koje se javlja kada signal kasni kada se prenese na tranzistorski prekidač. Kolo koje ga prikazuje obično pokazuje upravo takav prosječan raspon odziva.
Interakcija sa drugim ključevima
Priključni elementi se koriste za ovo. Dakle, ako prvi ključ na izlazu ima visok nivo napona, onda se drugi otvara na ulazu i radi u navedenom režimu. I obrnuto. Takvo komunikacijsko kolo značajno utječe na prolazne procese koji se javljaju prilikom prebacivanja i brzinu ključeva. Ovako radi tranzistorski prekidač. Najčešća su kola 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 tranzistorskog prekidača ovog tipa ne koristi.
Šta odabrati
S čim je bolje raditi? Zamislimo da imamo jednostavan tranzistorski prekidač, 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 ovo prilično značajno odstupanje, koje nameće ograničenje na upotrebu u brojnim krugovima, na primjer, u prekidačima analognog signala. Zbog toga koriste posebne tranzistore sa 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 kontrolni napon.
- Moguće je prebacivanje električnih signala niskog nivoa koji su jedinice mikrovolta.
Tranzistorizirani relejni ključ je idealna aplikacija za teren. Naravno, ova poruka je ovdje objavljena isključivo kako bi čitatelji imali predstavu o njihovoj primjeni. Malo znanja i domišljatosti - i mogućnosti implementacije u kojima postoje tranzistorski prekidači, biće izmišljeno mnogo.
Primjer rada
Pogledajmo izbliza,kako radi jednostavan tranzistorski prekidač. Preklopljeni signal se prenosi sa jednog ulaza i uklanja sa 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 ovom slučaju treba paziti da se ne prelaze dozvoljeni opseg. Kada je ključ zatvoren, njegov otpor je relativno velik - više od 10 oma. Ova vrijednost se dobija zbog činjenice da struja obrnutog prednapona p-n spoja dodatno utiče. U istom stanju, kapacitivnost između uključenog signalnog kruga i kontrolne elektrode fluktuira u rasponu od 3-30 pF. Sada otvorimo tranzistorski prekidač. Krug i praksa će pokazati da će se tada napon kontrolne elektrode približiti nuli, i da je u velikoj mjeri ovisan o otporu opterećenja i karakteristikama uključenog napona. To je zbog cijelog sistema interakcija kapije, drena i izvora tranzistora. Ovo stvara neke probleme za rad u režimu prekidanja.
Kao rješenje ovog problema, razvijena su različita kola koja stabiliziraju napon koji teče između kanala i kapije. 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 prisustvo kondenzatora značajno će ubrzati proces punjenja rezervoara.
Izračun tranzistorskog ključa
Za razumijevanje, dajem primjer obračuna, 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 bazi otpornika: 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 "elektronski ključevi". Činjenica je da se stanje menja pod uticajem struje. I šta on predstavlja? Tako je, ukupno elektronskih naknada. Odatle dolazi drugo ime. To je sve. Kao što vidite, princip rada i raspored tranzistorskih prekidača nije nešto komplicirano, pa je razumijevanje ovoga izvodljiv zadatak. Treba napomenuti da je čak i autor ovog članka morao koristiti neku 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 tu.
