Transistorschalter. Das Schaltungsfunktionsprinzip

Wenn mit komplexen Diagrammen nützliche Arbeit ist die Verwendung von verschiedenen technischen Tricks, die dieses Ziel wenig Aufwand erreichen können. Einer von ihnen ist die Schaffung von Halbleiterschaltern. Was sind sie? Warum sollten sie schaffen? Warum werden sie als „elektronischer Schlüssel“ genannt? Was sind die Merkmale dieses Verfahrens ist, und was zu suchen?

Was machte Transistorschalter

Sie sind mit dem Einsatz von Feld oder ausgeführt Bipolartransistoren. weiter unterteilt in erste und TIR-Schlüssel, die Steuer p-n-Übergang aufweisen. Unter bipolaren nicht unterscheiden / gesättigt. Der Transistorschalter 12 V werden die grundlegenden Anforderungen von Amateurfunk befriedigen.

Static-Modus

Darin analysiert die geschlossenen und offenen Zuständen des Schlüssels. Der erste Einlass ist ein niedriger Spannungspegel, die logisch-Null-Signal darstellt. In einem solchen Modus sind sowohl der Übergang in der umgekehrten Richtung (Cutoff erhalten wird). Und auf dem Stromkollektor kann nur die Wärme beeinflussen. In dem offenen Zustand in der Tasteneingabe ist ein Hochspannungspegel auf logisch Eins Signal entspricht. Der Betrieb ist in zwei Modi gleichzeitig. Ein solcher Betrieb kann im Sättigungsbereich oder dem linearen Bereich der Ausgangskennlinie sein. Wir werden sie im Detail diskutieren.

Sättigungsschlüssel

In solchen Fällen werden die Transistor-Übergänge in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Deshalb, wenn Sie den Basisstrom zu ändern, wird der Wert des Kollektors nicht ändern. In Siliziumtransistoren für die Vorspannung von etwa 0,8 V ist notwendig, während für Germanium innerhalb 0,2-0,4 V. fluktuiert Spannung eine Taste als eine allgemeine Sättigung erreicht ist? Um dies zu tun, um den Basisstrom erhöht. Aber alles hat seine Grenzen, sowie eine Erhöhung der Sättigung. Also, wenn Sie einen bestimmten Stromwert erreicht, hört es auf wachsen. Aber warum die Sättigung eines Schlüssels verbringen? Es gibt eine spezielle Rate, die den Stand der Dinge widerspiegelt. Mit der zunehmenden erhöht Belastbarkeit, den Transistorschalter haben, destabilisierenden Faktoren beginnen, eine kleinere Kraft zu beeinflussen, aber es ist eine Verschlechterung der Leistung. Daher ist der Sättigungsfaktor Wert von Kompromiss Erwägungen ausgewählt, auf das Problem konzentrieren, die durchgeführt werden muss.

Nachteile ungesättigte Schlüssel

Und was würde passieren, wenn es nicht optimalen Wert erreicht wurde? Dann gibt es solche Mängel auf:

1. Spannungsabfall offene Schlüssel verlieren bis zu etwa 0,5 V.
2. Sich verschlechtern Immunität. Dies ist aufgrund der erhöhten Eingangsimpedanz, die in den Tasten beobachtet, wenn sie geöffnet sind. Daher unterstützt die Störung, wie beispielsweise Spannungsspitzen und auf eine Änderung der Transistorparametern führen.
3. Gesättigte Schlüssel hat erhebliche Temperaturstabilität.

Wie Sie sehen können, ist dieser Prozess noch besser, durchzuführen, um schließlich ein perfektes Gerät.

Geschwindigkeit

Dieser Parameter auf der maximal zulässigen Frequenz abhängt, kann, wenn die Schaltsignale getragen werden. Dies wiederum hängt von der Dauer des Übergangsprozesses, der durch die Trägheit des Transistors bestimmt wird, sowie der Einfluss von parasitären Parametern. Zur Charakterisierung zeigt das Leistungslogikelement oft die durchschnittliche Zeit, die auftritt, wenn ein Signal, das durch seine Übertragung in dem Transistorschalter verzögert. Das Diagramm zeigt seine normalerweise genau gemittelt diese Antwort Bereich und Shows.

Wechselwirkungen mit anderen Tasten

Dazu verwendeten Kuppler. Wenn also der erste Schaltausgang auf einem hohen Spannungspegel ist, dann gibt es an der zweiten Einlassöffnung und lief in einem vorbestimmten Modus. Umgekehrt. Ein solches Kommunikationsschaltung beeinflusst wesentlich die transiente Vorgänge, die während des Schaltens und die Geschwindigkeit der Tasten auftreten. Hier ist, wie ein Transistorschalter. Die häufigste ist die Regelung in dem die Wechselwirkung nur zwischen den beiden Transistoren erfolgt. Das bedeutet aber nicht, dass es unmöglich ist, eine Vorrichtung zu machen, die verwendet werden drei oder vier oder noch mehr Elemente. Aber in der Praxis kann dies schwierig sein, eine Anwendung zu finden, so dass die Arbeit dieser Art von Transistorschalter nicht verwendet wird.

Was soll man wählen

Gibt es eine bessere Arbeit? Stellen wir uns vor, dass wir einen einfachen Transistorschalter haben, eine Spannungsversorgung, die dann 0,5 V ist, mit einem Oszilloskop können alle Änderungen erfassen. Wenn der Kollektorstrom von 0,5 mA bei einer Geschwindigkeit gesetzt, fällt die Spannung auf 40 mV (bezogen etwa 0,8 V ist). Nach den Maßstäben des Problems können wir sagen , dass dies eine ganz erhebliche Abweichung, die Beschränkungen für die Verwendung von ganzer Reihe von Maßnahmen auferlegt, zum Beispiel Schalter, analoge Signale. Daher sind sie unterliegen besonderen Feldeffekttransistoren, die eine Steuerung p-n-Übergang aufweist. Ihre Vorteile gegenüber bipolaren Pendants sind:

1. Der leichte Wert der Restspannung auf der Taste im Entsendestaat.
2. Der hohe Widerstand und als Folge – ein kleiner Strom, der durch das geschlossene Element fließt.
3. Er verbraucht wenig Strom, so keine wesentliche Quelle für Steuerspannung benötigen.
4. Es ist möglich, die elektrischen Signale mit niedrigem Pegel zu schalten, die Einheiten von Mikrovolt ausmachen.

Transistorschalter schalten – dies ist eine ideale Anwendung für das Feld. Natürlich ist diese Nachricht eine Idee über ihre Verwendung haben ausschließlich für die Leser gestellt. Ein wenig Wissen und Einfallsreichtum – und die Möglichkeit der Implementierung, der Transistorschalter muss in Hülle und Fülle geprägt.

Bedienung

Lassen Sie uns genauer, wie die einfachen Transistorschalter betrachten in. Der Wechsel von einem Signaleingang geleitet wird, und von dem anderen Ausgang entfernt. So sperrt Taste auf dem Gate des Transistors eine Spannung verwenden, die höher als die Werte von Source und Drain auf einen Wert größer als 2-3 V. Es sollte jedoch darauf achten, nicht über den zulässigen Bereich zu gehen. Wenn der Schalter geschlossen ist, ist der Widerstand relativ groß – größer als 10 Ohm. Dieser Wert wird erhalten, aufgrund der Tatsache, dass mehr weiter und Rückwärts Vorstrom des pn-Übergangs beeinflußt. Im gleichen Zustand Kapazität zwischen dem Signalschaltkreis und der Gate-Elektrode liegt im Bereich von 3-30 pF. Öffnen Sie nun den Transistorschalter. Fahren und Praxis wird zeigen, dass, wenn Gatespannung Null nähert, und auf dem Lastwiderstand hängt stark und eine geschalteter Spannungskennlinie. Dies ist auf das gesamte System von Wechselwirkungen Gate, Source und Drain des Transistors. Das schafft einige Probleme für den Einsatz in dem Chopper-Modus.

Als Lösung dieses Problems wurden verschiedene Systeme entwickelt, die eine Stabilisierungsspannung liefern, die zwischen dem Kanal und dem Gate auftritt. Außerdem wird durch die physikalischen Eigenschaften der auch die Diode kann als solche verwendet werden. Zu diesem Zweck sollte es in der umgekehrten Richtung Sperrspannung enthalten sein. Wenn Sie die notwendige Situation schaffen wird, schließt die Diode und der p-n-Übergang öffnet. Zu ändern, wenn die geschaltete Spannung offen geblieben ist, und der Kanalwiderstand nicht geändert wird, ist es möglich, hochohmigen Widerstand zwischen der Quelle und dem Eingangsschlüssel aufzunehmen. Und das Vorhandensein von Kondensatorkapazitäten deutlich den Ladevorgang beschleunigen.

Berechnung des Transistorschalters

Um ein Beispiel für die Berechnung des Verstehens zu zitieren, können Sie Ihre Daten ersetzen:

1) Die Kollektor-Emitter-Spannung – 45 V. Der Gesamtverlustleistung – 500 MW. Die Kollektor-Emitter-Spannung – 0,2 V. Die Grenzfrequenz des Betriebes – 100 MHz. Die Basis-Emitter-Spannung – 0,9 V. Der Kollektorstrom – 100 mA. Statistisches Stromübertragungsverhältnis – 200.

2) Der Widerstand für den Strom 60 mA 5-1,35-0,2 = 3.45.

3) der Kollektorwiderstandswert: 3.45 0,06 Ohm = 57,5.

4) Der Einfachheit halber nehmen wir den Nominalwert von 62 Ohm: 3.45 62 = 0,0556 mA.

5) Wir gehen davon aus, den Basisstrom: 56 200 = 0,28 mA (0,00028 A).

6) Wie viel wird der Widerstand Basis: 5-0,9 = 4,1V.

7) Bestimmung des Widerstands des Basiswiderstand: 4,1 = 0,00028 Ohm 14,642,9.

Abschluss

Und schließlich, über den Namen „elektronischen Schlüssel“. Die Tatsache, dass der Staat durch den Strom geändert wird. Und was ist es? Das ist richtig, eine Reihe von elektronischen Ladungen. Daraus und es gibt einen zweiten Namen. Aber im Allgemeinen, und alle. Wie Sie sehen können, ist das Prinzip des Betriebes und der Geräteschaltung Transistorschalter nicht etwas kompliziert, so dass dies zu verstehen – es machbar ist. Es sollte beachtet werden, dass auch der Autor dieses Artikels seine Erinnerung aufzufrischen ein wenig Referenz-Bücher nahm er entlehnt. Deshalb, wenn Sie Fragen zu der Terminologie haben ich vorschlagen, das Vorhandensein von Fachwörterbücher und der Suche nach neuen Informationen erinnern über den Transistor dort schaltet.