Când lucrați cu circuite complexe, este util să folosiți diverse trucuri tehnice care vă permit să vă atingeți obiectivul cu puțin efort. Una dintre ele este crearea de comutatoare cu tranzistori. Ce sunt ei? De ce ar trebui să fie create? De ce sunt numite și „chei electronice”? Care sunt caracteristicile acestui proces și la ce ar trebui să fiu atent?
Din ce sunt făcute comutatoarele cu tranzistori
Sunt realizate folosind tranzistori cu efect de câmp sau bipolari. Primele sunt împărțite în continuare în MIS și chei care au o joncțiune p–n de control. Dintre cele bipolare se disting cele nesaturate. O cheie cu tranzistor de 12 volți va putea satisface nevoile de bază ale unui radioamator.
Mod de operare static
Analizează starea privată și publică a cheii. Prima intrare conține un nivel de tensiune scăzut, care indică un semnal logic zero. În acest mod, ambele tranziții sunt în direcția opusă (se obține o tăietură). Și numai termic poate afecta curentul colectorului. În starea deschisă, la intrarea cheii există un nivel de tensiune ridicat corespunzător semnalului unității logice. Este posibil să lucrați în două modurisimultan. O astfel de performanță poate fi în regiunea de saturație sau regiunea liniară a caracteristicii de ieșire. Ne vom opri asupra lor în detaliu.
Saturație taste
În astfel de cazuri, joncțiunile tranzistorului sunt polarizate direct. Prin urmare, dacă curentul de bază se modifică, atunci valoarea colectorului nu se va modifica. În tranzistoarele cu siliciu, este nevoie de aproximativ 0,8 V pentru a obține o polarizare, în timp ce pentru tranzistoarele cu germaniu, tensiunea fluctuează între 0,2-0,4 V. Cum se obține saturația cheie în general? Aceasta crește curentul de bază. Dar totul are limitele sale, la fel ca și creșterea saturației. Deci, atunci când este atinsă o anumită valoare curentă, aceasta încetează să crească. Și de ce să efectuați saturarea cheii? Există un coeficient special care afișează starea de lucruri. Odată cu creșterea acesteia, capacitatea de sarcină pe care o au comutatoarele cu tranzistori crește, factorii destabilizatori încep să influențeze cu mai puțină forță, dar performanța se deteriorează. Prin urmare, valoarea coeficientului de saturație este aleasă din considerente de compromis, concentrându-se pe sarcina care va trebui efectuată.
Dezavantajele unei taste nesaturate
Și ce se întâmplă dacă nu a fost atinsă valoarea optimă? Atunci vor exista astfel de dezavantaje:
- Tensiunea cheii publice va scădea și va scădea la aproximativ 0,5 V.
- Imunitatea la zgomot se va deteriora. Acest lucru se datorează rezistenței crescute de intrare care se observă în taste atunci când acestea sunt în stare deschisă. Prin urmare, interferențele, cum ar fi supratensiunile de putere, vor duce, de asemenea, lamodificarea parametrilor tranzistorilor.
- Tasta saturată are o stabilitate semnificativă a temperaturii.
După cum puteți vedea, acest proces este încă mai bine de efectuat pentru a obține în cele din urmă un dispozitiv mai perfect.
Performanță
Acest parametru depinde de frecvența maximă admisă când poate fi efectuată comutarea semnalului. Aceasta, la rândul său, depinde de durata tranzitoriului, care este determinată de inerția tranzistorului, precum și de influența parametrilor paraziți. Pentru a caracteriza viteza unui element logic, este adesea indicat timpul mediu care apare atunci când un semnal este întârziat atunci când este transmis la un comutator tranzistor. Diagrama care o afișează arată de obicei un astfel de interval mediu de răspuns.
Interacțiune cu alte taste
Elementele de conectare sunt folosite pentru aceasta. Deci, dacă prima cheie de la ieșire are un nivel de tensiune ridicat, atunci a doua se deschide la intrare și funcționează în modul specificat. Si invers. Un astfel de circuit de comunicație afectează în mod semnificativ procesele tranzitorii care apar în timpul comutării și viteza tastelor. Așa funcționează un comutator cu tranzistor. Cele mai frecvente sunt circuitele în care interacțiunea are loc doar între două tranzistoare. Dar asta nu înseamnă deloc că acest lucru nu poate fi realizat de un dispozitiv în care vor fi folosite trei, patru sau chiar mai multe elemente. Dar, în practică, este dificil să găsești o aplicație pentru asta,prin urmare, funcționarea unui comutator cu tranzistor de acest tip nu este utilizată.
Ce să alegi
Cu ce este mai bine să lucrezi? Să ne imaginăm că avem un comutator simplu cu tranzistor, a cărui tensiune de alimentare este de 0,5 V. Apoi, folosind un osciloscop, va fi posibil să surprindeți toate modificările. Dacă curentul colectorului este setat la 0,5 mA, atunci tensiunea va scădea cu 40 mV (baza va fi de aproximativ 0,8 V). După standardele sarcinii, putem spune că aceasta este o abatere destul de semnificativă, care impune o restricție privind utilizarea într-un număr de circuite, de exemplu, în comutatoarele de semnal analogic. Prin urmare, folosesc tranzistori speciali cu efect de câmp, unde există o joncțiune p–n de control. Avantajele lor față de verii lor bipolari sunt:
- Cantitate mică de tensiune reziduală pe cheie în starea cablajului.
- Rezistență mare și, ca urmare, un curent mic care curge printr-un element închis.
- Consum redus de energie, deci nu este nevoie de o tensiune de control semnificativă.
- Este posibil să comutați semnalele electrice de nivel scăzut care sunt unități de microvolți.
Cheia releului tranzistorizat este aplicația ideală pentru domeniu. Desigur, acest mesaj este postat aici doar pentru ca cititorii să aibă o idee despre aplicația lor. Puține cunoștințe și ingeniozitate - și posibilitățile de implementare în care există întrerupătoare cu tranzistori, se vor inventa foarte multe.
Exemplu de lucru
Să aruncăm o privire mai atentă,cum funcționează un comutator simplu cu tranzistor. Semnalul comutat este transmis de la o intrare și eliminat de la o altă ieșire. Pentru a bloca cheia, se aplică o tensiune pe poarta tranzistorului, care depășește valorile sursei și scurgerea cu o valoare mai mare de 2-3 V. Dar, în acest caz, trebuie avut grijă să nu depășește intervalul permis. Când cheia este închisă, rezistența sa este relativ mare - mai mult de 10 ohmi. Această valoare este obținută datorită faptului că curentul de polarizare inversă al joncțiunii p-n afectează suplimentar. În aceeași stare, capacitatea dintre circuitul de semnal comutat și electrodul de control fluctuează în intervalul 3-30 pF. Acum să deschidem comutatorul tranzistorului. Circuitul și practica vor arăta că atunci tensiunea electrodului de control se va apropia de zero și este foarte dependentă de rezistența de sarcină și de caracteristica tensiunii comutate. Acest lucru se datorează întregului sistem de interacțiuni ale porții, scurgerii și sursei tranzistorului. Acest lucru creează unele probleme pentru funcționarea în modul întrerupător.
Ca o solutie la aceasta problema, au fost dezvoltate diverse circuite care stabilizeaza tensiunea care curge intre canal si poarta. Mai mult, datorită proprietăților fizice, chiar și o diodă poate fi folosită în această calitate. Pentru a face acest lucru, ar trebui să fie inclus în direcția înainte a tensiunii de blocare. Dacă se creează situația necesară, dioda se va închide, iar joncțiunea p-n se va deschide. Pentru ca atunci când tensiunea comutată se schimbă, aceasta rămâne deschisă, iar rezistența canalului său să nu se schimbe, între sursa și intrarea cheii, putețiporniți rezistența de în altă rezistență. Și prezența unui condensator va accelera semnificativ procesul de reîncărcare a rezervoarelor.
Calcul cheii tranzistorului
Pentru înțelegere, dau un exemplu de calcul, puteți înlocui datele dvs.:
1) Colector-emițător - 45 V. Putere disipată totală - 500 mw. Colector-emițător - 0,2 V. Limitare frecvență de funcționare - 100 MHz. Baza-emițător - 0,9 V. Curent colector - 100 mA. Raport statistic de transfer curent – 200.
2) Rezistor de 60mA: 5-1, 35-0, 2=3, 45.
3) Evaluarea rezistenței colectorului: 3,45\0,06=57,5 ohmi.
4) Pentru comoditate, luăm valoarea de 62 Ohm: 3, 45\62=0, 0556 mA.
5) Considerăm curentul de bază: 56\200=0,28 mA (0,00028 A).
6) Cât va fi pe rezistența de bază: 5 - 0, 9=4, 1V.
7) Determinați rezistența rezistorului de bază: 4, 1 / 0, 00028 \u003d 14, 642, 9 Ohm.
Concluzie
Și, în sfârșit, despre numele „chei electronice”. Faptul este că starea se schimbă sub influența curentului. Și ce reprezintă el? Așa este, totalitatea taxelor electronice. De aici provine al doilea nume. Asta e tot. După cum puteți vedea, principiul de funcționare și aranjarea comutatoarelor cu tranzistori nu sunt ceva complicat, așa că înțelegerea acesteia este o sarcină fezabilă. Trebuie remarcat faptul că chiar și autorul acestui articol a trebuit să folosească ceva literatură de referință pentru a-și împrospăta propria memorie. Prin urmare, dacă aveți întrebări despre terminologie, vă sugerez să vă amintiți disponibilitatea dicționarelor tehnice și să căutați unul nou.există informații despre comutatoarele cu tranzistori.
