Ключевой режим работы полевых транзисторов. Транзистор ключевойБиполярный транзистор в ключевом режиме работыЧитать все новости ➔ Рассмотрим подробнее ключевой режим работы транзистора. На рис. 6.4 показана простейшая схема включения транзистора в таком режиме, для наглядности— с лампочкой в качестве коллекторной нагрузки. Попробуем рассчитать необходимую величину резистора в базе. Для почти всех схем с биполярными транзисторами характерно, что напряжения в схеме никакой роли не играют, только токи. Можно подключить коллекторную нагрузку хоть к напряжению 200 В, а базовый резистор питать от 5-вольтового источника— если соотношение 2>IJh соблюдается, то транзистор (при условии, конечно, что он рассчитан на такое высокое напряжение) будет послушно переключать 200-вольтовую нагрузку, управляясь от источника 5 В. То есть налицо и усиление сигнала по напряжению! В нашем примере используется небольшая автомобильная лампочка 12 В, 100 мА (примерно, как для подсветки приборной доски в «Жигулях»), а цепь базы питается от источника 5 В (например, через контакты реле). Расчет такой схемы элементарно прост: при токе в коллекторе 100 мА, в базе должно быть минимум 10 мА (рассчитываем на самый «дубовый» транзистор, реально можно и меньше). О падении между базой и эмиттером забывать не еледует, поэтому считаем, что напряжение на базовом резисторе Re составит 5 В – 0,6 В = 4,4 В, то есть нужное сопротивление будет 440 Ом. Выбираем ближайшее меньшее из стандартного ряда и получаем 430 Ом. Все?  Рис. 6.4. Включение биполярного транзистора в ключевом режиме Нет, не все. Схема еще не совсем доделана. Она будет работать нормально, если вы поступите так: подключите базовый резистор к напряжению 5 В (лампочка горит), а затем переключите его к «земле» (лампочка гаснет). Но довольно часто встречается случай, когда напряжение на базовый резистор подается-то нормально, а вот при отключении его резистор не присоединяется к «земле», а просто «повисает в воздухе» (именно этот случай и показан на схеме в виде контактов). Так мы не договаривались — чтобы транзистор был в режиме отсечки, надо, чтобы база и эмиттер имели один и тот же потенциал, а какой потенциал у базы, если она «в воздухе»? Это только формально, что ноль, а на самом деле всякие наводки и внутренние процессы в транзисторе формируют небольшой базовый ток. И транзистор не закроется полностью — лампочка будет слабо светиться! Это раздражающий и очень неприятный эффект, который даже может привести к выходу транзистора из строя (а старые германиевые транзисторы приводил с гарантией). Избежать такого эффекта просто: надо замкнуть базу и эмиттер еще одним резистором Кбэ. Самое интересное, что рассчитывать его практически не надо — лишь бы падение напряжения на нем при подаче напряжения на базу не составило меньше чем 0,6 В. Чем он больше, тем лучше, но все же сопротивление не должно быть слишком велико. Обычно его выбирают примерно в 10 раз больше, чем резистор Re, но если вы здесь поставите не 4,3 кОм, как указано на схеме, а, к примеру, 10 кОм, тоже не ошибетесь. Работать этот резистор будет так: если включающее напряжение на Re подано, то он не оказывает никакого влияния на работу схемы, так как напряжение между базой и эмиттером все равно 0,6 В, и он только отбирает на себя очень небольшую часть базового тока (легко подсчитать какую — примерно 0,15 мА из 10 мА). А если напряжения нет, то R63 надежно обеспечивает равенство потенциалов базы и эмиттера, независимо от того, подключен ли базовый резистор к «земле» или «висит в воздухе». Я так подробно остановился на этом моменте потому, что о необходимости наличия резистора R63 при работе в ключевом режиме часто забывают — даже в очень интересной во всех отношениях книге [16] повсеместно встречается эта ошибка. Простейшая ключевая схема есть вариант т. н. схемы включения транзистора с общим эмиттером (о. э.). В наших примерах есть два момента, на которые стоит обратить внимание. Во-первых, это подключение базовой цепи к питанию от 5 В. Это очень часто встречающийся случай, с которым и в этой книге вам придется иметь дело. Напряжением 5 В обычно питаются распространенные типы контроллеров и логических микросхем, и управление таким напряжением устройствами, которым требуется более высокое питание, чаще всего осуществляется именно по схеме рис. 6.4. Во-вторых, обратите внимание, что сигнал на коллекторе транзистора инвертирован (то есть противоположен по фазе) по отношению к входному сигналу. То есть, если на базе (точнее, на базовом резисторе) напряжение имеется — на коллекторе оно равно нулю, и наоборот! Это и имеют в виду, когда говорят, что транзисторный каскад в схеме с общим эмиттером инвертирует сигнал (это относится не только к ключевому, но и к усилительному режиму работы, о котором будет рассказано). При этом на нагрузке (лампочке), которая подключена к питанию, а не к общей для входа и выхода каскада «земле», все в порядке — то есть она горит, когда на входе сигнал есть, так что визуальный сигнал не инвертирован. Поговорим немного о дарлингтоновских транзисторах. Транзистор Дарлингтона (его часто называют транзистор с «супербетой», мы будем называть его и так, и так) есть две транзисторные структуры, включенные каскадно, как показано на рис. 6.5, а. Разумеется, можно соорудить такую структуру самостоятельно (левый транзистор обычно меньшей мощности, чем правый), но существуют и приборы, выпускаемые промышленно (на рис. 6.5, а общий корпус показан пунктиром). Величина Р для них равна произведению коэффициентов усиления для каждого из транзисторов и может составлять до нескольких тысяч. При использовании таких «супербета»-транзисторов обязательно следует иметь в виду то обстоятельство, что рабочее напряжение между базой и эмиттером у них будет составлять примерно удвоенную величину от обычного транзистора — то есть 1,2—1,4 В. Сопротивление резистора, как сказано ранее, принципиального значения не имеет и для мощных транзисторов может составлять несколько килоом.  Рис. 6.5. Другие схемы подключения: а — транзистор Дарлингтона; б — параллельное включение транзисторов На рис. 6.5, б приведена редко требующаяся, но весьма полезная схема параллельного включения мощных транзисторов с целью увеличения допустимого коллекторного тока и рассеиваемой мощности (см. далее). Она немного напоминает схему Дарлингтона, но никакого умножения «бет» там, естественно, не происходит— суммируются только предельно допустимые показатели. Так как транзисторы всегда немного отличаются друг от друга, то для выравнивания токов через них в этой схеме служат резисторы в эмиттерных цепях, которые нужно выбирать так, чтобы падение напряжения на них при максимальном токе составляло примерно 0,2 В. Естественно, эти резисторы ухудшают КПД, поэтому для таких целей удобнее использовать мощные полевые транзисторы, для которых в аналогичном включении использования резисторов не требуется. Возможно, Вам это будет интересно:meandr.org Ключевой режим работы полевых транзисторовКлючи на полевых транзисторах, как и на биполярных, могут быть использованы для коммутации источника однополярного (ключи постоянного тока) или разнополярного (ключи переменного тока) напряжения.
Полевые транзисторы широко используются для построения электронных коммутаторов аналоговых сигналов. На рис. 4.35 приведена схема коммутатора на полевом транзисторе c управляющим p-n-переходом. Для того чтобы транзистор был закрыт, между затвором и истоком должно быть отрицательное напряжение, больше Uотс. Поэтому входное напряжение не может превышать (Uупр – Uотс). Транзистор переходит в открытое состояние, когда Uзи = 0. При этом Uупр должно быть положительным, а диод VD закрыт. Тогда через резистор R1 ток не протекает и Uзи = 0, но и в этом случае Uвх должно быть меньше Uупр. Использование двух разнополярных транзисторов позволяет обеспечить постоянное сопротивление коммутатора, независящее от величины и знака входного (коммутируемого) напряжения. В интегральной схемотехнике широкое распространение получили коммутаторы на полевых транзисторах с изолированным затвором и индуцированным каналом. Упрощенная схема такого коммутатора приведена на рис. 4.36. Чтобы получить больший диапазон коммутируемого напряжения как в положительной, так и в отрицательной области, используются комплементарные полевые транзисторы. Управляющее напряжение должно быть противофазным. Это обеспечивает инвертор. Чтобы перевести коммутатор в положение включенного, надо задать на затвор VT1 положительное, а на VT2 – отрицательное напряжение управления, как показано на рис. 4.36. В этом случае UзиVT1 = Uупр – Uвх, UзиVT2 = – Uупр – Uвх. При увеличении Uвх уменьшается UзиVT1 (сопротивление канала увеличивается). При этом увеличивается UзиVT1 (сопротивление канала уменьшается) общее сопротивление остается неизменным. Для выключения коммутатора надо сменить полярность управляющего напряжения, но и в этом случае Uвх должно быть не больше Uупр.
Рис. 4.36. Схема коммутатора на полевых транзисторах с изолированным затвором и индуцированным каналом
Аналоговые ключи выпускаются в виде отдельных микросхем в ИС 547КП1, К190КТ1, КР590КН1–КР590КН9 и др. Ключи на ПТ, предназначенные для коммутации постоянного напряжения, строятся так же, как и на биполярных транзисторах. На рис. 4.37, a приведена схема ключа на МДП-транзисторе с резистивной нагрузкой, а на рис. 4.37, б – выходные характеристики с построенной нагрузочной прямой.
а б Рис. 4.37. Ключ на МДП-транзисторе: а – схема с резистивной нагрузкой; б – выходные характеристики с построенной нагрузочной прямой
Характерной особенностью является то, что в статическом состоянии по цепи управления ток не потребляется. Выходное остаточное напряжение (Uост) зависит от RН и при больших RН может быть меньше, чем в ключах на биполярных транзисторах. Быстродействие ключей на полевых транзисторах определяется перезарядом паразитных емкостей. В цифровых схемах в основном используется ключ на комплементарных транзисторах (см. рис. 4.38).
Похожие статьи:poznayka.org ключевой транзистор - это... Что такое ключевой транзистор? ключевой транзистор switching(-type) transistor
Смотреть что такое "ключевой транзистор" в других словарях:
dic.academic.ru Ключевой транзистор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Ключевой транзисторCтраница 1 Ключевые транзисторы управляются путем переключения токов на их входах. Если же хг 1, то ток / к втекает в базу транзистора 7, насыщая его и обеспечивая тем самым на выходе коллектора / г2 логический сигнал, соответствующий нулю. Связав вместе m коллекторов, получим общий выход, с которого снимается сигнал, соответствующий операции ИЛИ - НЕ. Тт действует единичный сигнал, этот транзистор окажется включенным и будет поглощать ток / к со входа следующей ячейки, что означает наличие нулевого логического сигнала на выходе ячейки. Таким образом, число объединенных коллекторов определяет число входов ячейки ИЛИ - НЕ. [1] Ключевой транзистор Г4 открывается, когда напряжение сигнальной частоты достаточно, чтобы нейтрализовать влияние мешающих токов помех. При воздействии же разговорных токов мешающие токи должны обеспечить запирание Г4, так как токи мешающих частот в этом случае создают большее напряжение, чем токи, близкие к сигнальной частоте. К выходу Т4 подключается телефонное реле, принимающее импульсы линейных сигналов. Диоды Д4 и Лъ трансформатор Тр2 и конденсаторы Ci и С2 обеспечивают избирательное ограничение чувствительности приемника для повышения защищенности от токов разговорных частот. [3] Ключевые транзисторы открываются при поступлении соответственно четного или нечетного тактовых импульсов и тем самым замыкают цепь связи между торами. [5] Ключевой транзистор отключает запоминающий конденсатор С3 от линии записи-считывания ( ЛЗС) или подключает его к ней. Сток транзистора не имеет внешнего вывода и образует одну из обкладок конденсатора. Другой обкладкой служит подложка. [7] Ключевой транзистор выдерживает пики напряжения до 730 В. Два из шести инверторов микросхемы CD4049 соединены последовательно, остальные - параллельно. [8] Ключевой транзистор VT1 управляет источником тока. Светодиод HL1 служит одновременно источником образцового напряжения, которое подается на базу регулирующего транзистора VT2, и индикатором зарядки батареи. Резистор Я8 ограничивает ток через светодиод. [9] Ключевой транзистор Т1 для повышения линейности прямого хода должен достаточно быстро выходить из режима насыщения. Для повышения температурной стабильности генератора транзисторы Т / и Т2 выбираем однотипными. [10] Ключевые транзисторы имеют свою, отличную от усилительных, систему нормируемых параметров. Но конструктивно-технологические меры, обеспечивающие высокое быстродействие ключевых транзисторов, практически такие же, как для усилительных транзисторов, имеющих высокую предельную частоту усиления: уменьшение емкостей переходов, неравновесного заряда базы, эффективного времени жизни неравновесных носителей заряда. [11] Встроенный ключевой транзистор выдерживает 60 В, 5 А. [13] Если ключевой транзистор закрыт, напряжения на первичных и вторичных обмотках трансформатора равны нулю. Когда ключевой транзистор открыт, к первичным обмоткам приложено напряжение несущей частоты, которое снимается со вторичных обмоток трансформатора и после выпрямления диодами VD13 - VD24 подается на управляющие электроды соответствующих силовых тиристоров. Резисторы R7 - R12 служат для ограничения тока управляющих электродов. [15] Страницы: 1 2 3 4 5 www.ngpedia.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Рис. 4.35. Схема коммутатора на полевом транзисторе c управляющим p-n-переходом
Если Uупр = 0, то VT1 открыт, т. к. UзиVT1 = – Е, а VT2 закрыт UзиVT2 = 0. Выходное напряжение Uвых = Е, и ток, протекающий через ключ Iост, очень мал. Во втором состоянии, при Uупр = Е UзиVT1 = 0, а UзиVT2 = Е,VT1 закрыт, а VT2 открыт, Uвых = 0, и в этом состоянии через ключ протекает очень маленький ток Iост. Для маломощных транзисторов Iост равен 10–8¸10–9 А. Такие ключи обладают более высоким быстродействием, т. к. заряд и разряд паразитных емкостей происходят через сопротивление канала полностью открытого транзистора.
