Тема 16. Электронные ключи

Электронный ключ представляет собой устройство, которое может находиться в одном из двух рабочих состояний – разомкнутом и замкнутом и изменяет состояние на время действия переключающего сигнала. В качестве переключающих элементов таких схем могут быть использованы полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры и т.д. Независимо от схемных решений и типа используемого ключевого элемента любой электронный ключ характеризуется рядом статических и динамических параметров.

Статические параметры электронных ключей (параметры установившегося режима) наиболее полно характеризуются передаточной характеристикой — зависимостью величины выходного напряжения или тока от величины входного напряжения (тока). Обычно используется передаточная характеристика, определяющая зависимость выходного напряжения ключа от входного .

Рис 16.1. Передаточная характеристика электронного ключа

По передаточной характеристике можно определить два важных статических параметра электронного ключа:

1)Ku = dUвых/dUвх- коэффициент усиления ключа, который определяется в дифференциальной форме.

2) Помехоустойчивость ключа, которая физически выражается напряжением помехи, способной изменить состояние ключа. Величина этой помехи оценивается по передаточной характеристике ключа как разность входных напряжений в точках А и а (помехоустойчивость поуровню единицы – U⁺_п) и в точках в и В (помехоустойчивость поуровню нуля – U^-_п).

Точки на характеристике а и в определены таким образом, что соответствуют устойчивым состояниям, в которых Ku = 1. Тогда помехоустойчивость ключа определится как:

U⁺_п=U⁰_п- U⁰_вх, U^-_п=- (U¹ -U¹_п) (рис. 7.1.),

Где - U^1- максимальное напряжение на выходе ключа,

U⁺_п, U^-_п - максимальная величина напряжения помехи, не вызывающая ложного переключения.

На рис. 7.1. представлена передаточная характеристика для инвертирующей схемы ключа. В электронном ключе два его устойчивых состояния (разомкнутое и замкнутое) соответствуют пологим участкам, ограниченным точками А и В. На пологом участке, соответствующем малым значениям (точка А), ключ разомкнут (ключ закрыт), и на нем падает большое напряжение – напряжение логической единицы . При большом входном сигнале , соответствующем пологому участку (точка Включ замкнут, выходное напряжение мало.

Динамические параметры электронного ключа определяются скоростью протекания переходных процессов, возникающих в схеме при подаче на вход ключа прямоугольного импульса напряжения или тока. Поэтому динамические параметры ключа называют еще параметрами быстродействия, природу которых необходимо рассматривать на примере конкретной схемы электронного ключа на биполярном транзисторе.