И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

8

6

ст

м ощью передаточной характеристики ключа, т. е. зависимости «_ВЫн—f{u_w). Построить эту зависимость (рис. 2.29) можно, ана­лизируя схему ключа (рис. 2.28) и проходную характеристику (см. рис. 2.12) использованного в нем транзистора. При входном напряжении и_вх—и_6э (ср. рис. 2.12 и 2.29), меньшем порогового напряжения транзистора £/_nssO_t5 В, транзистор заперт, ток коллек­тора i_K близок к нулю, падение напряжения на R_K отсутствует и и_выхжЕ„ (участок АА' на рис. 2.29). В этом состоянии ключ считается закрытым. При увеличении и_вх и достижении им значения £У„ транзистор начинает отпираться, его сопротивление уменьшается, коллекторный ток растет, а выходное напряжение и_аЫХ=Е„—1^_к па­дает. Это состояние (участок АВ на рис. 2.29), в котором идет постепенное открывание ключа, называется переходным процессом. При дальнейшем увеличении входного напряжения до м_вх»0,7 В транзистор переходит в режим насыщения (точка В на рис. 2.29) и на участке ВВ', соответствующем насыщенному состоянию, выход­ное напряжение Uо ключа минимально (~0,1 В). Ключ в этом состоянии считается открытым.

Для получения на выходе ключа максимального перепада вы­ходного напряжения уровни управляющего входного напряжения u_Bz=U° (ключ закрыт) и и_ях=0¹ (ключ открыт) должны соответ­ствовать режимам отсечки и насыщения. Однако в реальных ус­тройствах на входе ключа помимо управляющих сигналов V и
О¹ могут появиться и помехи с амплитудой U_{H П}о_М. Складываясь с напряжением сигнала, помеха может настолько увеличить или уменьшить входное напряжение, что закрытый транзистор откроется или, наоборот, открытый закроется. Передаточная характеристика показывает, что для увеличения помехоустойчивости ключа необ­ходимо увеличивать £/' и уменьшать U⁰. При этом ключ будет нормально работать, если амплитуды помех не превысят: для за­крытого ключа — разности между закрывающим и пороговым на-
пршкениями (U°— U„), а для открытого ключа —'разности между открывающим напряжением и напряжением насыщения базы
(U^f-U_n).
Мощность, рассеиваемая транзистором {P=I_KU_Кэ), в рассматри­ваемых стационарных состояниях мала, так как в состоянии от­сечки /_к—►О, а в состоянии насыщения и_кэ=11 о-^0. Во время пере­ходного процесса рассеиваемая мощность становится большой. Поэ­тому для уменьшения рассеиваемой транзистором мощности, а сле­довательно, и уменьшения его нагрева необходимо сокращать дли­тельность переходного процесса. Это достигается при подаче на вход ключа прямоугольного управляющего напряжения с крутыми фрон­тами и срезами.
И зменение состояния ключа (включено—выключено), даже при подаче на его вход идеального прямоугольного импульса, проис­ходит не мгновенно. Время включения (/_вкл) и выключения (t_Bblкл) зависит от инерционных свойств как самого транзистора, так и внешних цепей, подключенных к нему. Инерционность транзистора зависит от длительности процессов инжекции и рассасывания не­основных носителей зарядов в базе и емкостей />~я-перехо- дов. Поэтому в быстродействующих ключах используют импульс­ные транзисторы, динамические свойства которых значительно

2