Tranzistorové klíče. Schéma, pracovní princip

Při práci se složitými schémami je užitečné použít různé technické triky, které umožňují dosažení stanoveného cíle malým úsilím. Jedním z nich je vytvoření tranzistorových spínačů. Co jsou to? Proč by měly být vytvořeny? Proč se nazývají také "elektronické klíče"? Jaké jsou vlastnosti tohoto procesu a na co by se mělo věnovat pozornost?

Co jsou vyrobeny z tranzistorových klíčů?

Vykonávají se pomocí pole nebo bipolární tranzistory. První jsou dále rozděleny na MDP a klíče, které mají pn kontrolu přechodu. Mezi bipolárními, nasycenými se vyznačují. Tranzistorový klíč 12 V může uspokojit základní požadavky amatérského rádia.

Statický režim provozu

Analyzuje uzavřený a otevřený stav klíče. V první je na vstupu nízká úroveň napětí, což signalizuje logický nulový signál. V tomto režimu jsou oba přechody v opačném směru (je dosaženo mezní hodnoty). A kolektorový proud může být ovlivněn pouze tepelným proudem. V otevřeném stavu odpovídá úroveň vysokého napětí signálu logické jednotky na vstupu klíče. Je možné pracovat současně ve dvou režimech. Taková funkce může být v oblasti saturace nebo v lineární oblasti výstupní charakteristiky. Budeme se na ně podrobně zabývat.

Saturace klíče

V takových případech jsou přechody tranzistoru posunuty dopředu. Pokud se změní základní proud, pak se hodnota kolektoru nezmění. V křemíkových tranzistorů pro předpětí asi 0,8 V, je nutné, zatímco pro germanium kolísáním napětí v 0,2-0,4 V. klíče je dosaženo obecně nasycení? K tomu se zvyšuje základní proud. Ale všechno má své limity, stejně jako nárůst nasycení. Když je tedy dosažena určitá aktuální hodnota, přestane se zvyšovat. Proč nasytit klíč? Existuje speciální koeficient, který odráží stav věcí. S jeho zvýšením, únosností, kterou mají tranzistorové klíče, začnou destabilizující faktory působit méně silou, ale výkon se zhoršuje. Proto je hodnota koeficientu saturace vybrána z kompromisních úvah, vedených úkolem, který bude třeba provést.

Nevýhody nenasyceného klíče

A co se stane, pokud nebyla dosažena optimální hodnota? Pak budou tyto nedostatky:

1. Napětí veřejného klíče klesne na přibližně 0,5 V.
2. Šumová odolnost se zhorší. To je způsobeno zvýšenou vstupní impedancí, která je pozorována v klíčích, když jsou otevřená. Proto rušení, jako napěťové rázy, také povedou ke změně parametrů tranzistorů.
3. Nasycený klíč má výraznou teplotní stabilitu.

Jak můžete vidět, je tento proces ještě lepší, aby nakonec vedl k lepšímu zařízení.

Rychlost

Tento parametr závisí na maximální povolené frekvenci, když lze provést přepínání signálu. To závisí na délce přechodového procesu, který je určen setrvačností tranzistoru, stejně jako na vliv parazitních parametrů. Pro měření výkonu logického prvku je často indikován střední čas, který nastane, když je signál zpožděn, když je přenášen na klíč tranzistoru. Obvod, který ji zobrazuje, obvykle dosahuje takovou průměrnou odezvu a zobrazuje.

Interakce s jinými klíči

Pro tento účel se používají komunikační prvky. Takže pokud má první tlačítko na výstupu vysokou úroveň napětí, otevře se druhá a otevře se v přednastaveném režimu. A naopak. Takový komunikační řetězec významně ovlivňuje přechodové stavy, které vznikají při přepínání a rychlosti klíčů. Zde funguje přepínač tranzistorů. Nejběžnější jsou obvody, ve kterých dochází k interakci pouze mezi dvěma tranzistory. Ale to neznamená, že nemůže být vytvořeno zařízení, ve kterém budou použity tři, čtyři nebo i další prvky. V praxi je však obtížné najít takovou aplikaci, takže operace tranzistorového klíče tohoto typu se nepoužívá.

Co si vybrat

S čím je lepší pracovat? Představme si, že máme jednoduchý tranzistorový přepínač s napájecím napětím 0,5 V. Pomocí osciloskopu můžete zaznamenávat všechny změny. Pokud je kolektorový proud nastaven na 0,5 mA, napětí klesne o 40 mV (základna bude přibližně 0,8 V). Podle měřítek problému můžeme říci, že to je docela významná odchylka, která ukládá omezení na použití celé řady programů, například přepínače, analogové signály. Proto používají speciální tranzistory s efektem pole, kde existuje řídicí pn křižovatka. Jejich výhody oproti bipolárním bratrancům jsou:

1. Zanedbatelná hodnota zbytkového napětí na klíči ve stavu zapojení.
2. Vysoký odpor a v důsledku toho nízký proud, který protéká uzavřeným prvkem.
3. Nízký výkon je spotřebován, takže významný zdroj řídícího napětí není zapotřebí.
4. Můžete přepínat nízkoúrovňové elektrické signály, které jsou několik mikrovoltů.

Tranzistorový spínač relé je ideální aplikací pro pole. Samozřejmě, že tato zpráva je zde umístěna výhradně pro čtenáře, kteří mají představu o jejich aplikaci. Malé znalosti a vtip - a možnosti realizací, ve kterých jsou tranzistorové klíče, budou vynalezeny velkým množstvím.

Příklad práce

Podívejme se blíže na to, jak funguje jednoduché tlačítko tranzistoru. Spínaný signál je přenášen z jednoho vstupu a je odebrán z druhého výstupu. K uzamčení klíče používá brána tranzistoru napájecí napětí, které překračuje hodnoty zdroje a odtoku o hodnotu větší než 2-3 V. Je však třeba dbát na to, aby nebyl překročen přípustný rozsah. Když je klíč uzavřen, jeho odpor je relativně velký - přesahuje 10 ohmů. Tato hodnota je získána díky skutečnosti, že zpětný proud p-n křižovatky navíc ovlivňuje. Ve stejném stavu se kapacita mezi obvodem spínaného signálu a řídicí elektrodou pohybuje od 3 do 30 pF. A teď otevřete tranzistorový klíč. Obvod a praxe ukazují, že napětí řídicí elektrody bude blízké nule a silně závisí na zatěžovacím odporu a charakteristice spínaného napětí. To je způsobeno celým systémem brány, odtoku a zdrojových interakcí tranzistoru. Tím dochází k určitým potížím při provozu vypínače.

Jako řešení tohoto problému byly vyvinuty různé schémata, které zajišťují stabilizaci napětí, které proudí mezi kanál a bránu. A díky fyzikálním vlastnostem lze v této funkci použít i diodu. K tomu by měl být zapojen v přímém směru uzavíracího napětí. Pokud vznikne potřebná situace, dioda se uzavře a pn-křižovatka se otevře. Chcete-li změnit spínané napětí, zůstane otevřené a jeho odpor kanálu se nemění, může být mezi zdrojem a klíčem připojen odpor vysokého odporu. A přítomnost kondenzátoru výrazně urychlí proces dobíjení nádrží.

Výpočet tranzistorového klíče

Pro pochopení vám poskytnu příklad výpočtu, můžete své údaje nahradit:

1) Sběrač-emitor - 45 V. Celkový ztrátový výkon - 500 mw. Sběrač-emitor je 0,2 V. Hranice frekvence provozu je 100 MHz. Základní zářič - 0,9 V. Sběrný proud - 100 mA. Statistický součinitel přenosu proudu je 200.

2) Rezistor pro proud 60 mA: 5-1,35-0,2 = 3,45.

3) Únosnost kolektoru: 3,45 0,06 = 57,5 ​​Ohm.

4) Pro pohodlí zvete jmenovitou hodnotu 62 ohmů: 3,45 62 = 0,0556 mA.

5) Zvažte základní proud: 56 200 = 0.28 mA (0.00028 A).

6) Kolik bude na odporu základny: 5 - 0,9 = 4,1V.

7) Definujte Rezistorová odolnost báze: 4,1 0,00028 = 14,642,9 Ohm.

Závěr

A konečně o názvu "elektronické klíče". Faktem je, že stát se mění pod vlivem současného stavu. A co zastupuje? Je pravda, že sbírka elektronických poplatků. Toto je druhé jméno. To je všechno ve všech. Jak můžete vidět, princip činnosti a zařízení obvod tranzistorové spínače není něco složitější, takže se to pochopit - to je proveditelné. Je třeba poznamenat, že i autor tohoto článku potřeboval trochu odkazu na osvěžení vlastní paměti. Proto, pokud máte nějaké dotazy k terminologii navrhuji připomenout přítomnost technických slovníků a vyhledávání nových informací o tranzistor tam spínače.