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

Транзисторный ключ. Одним из самых распространенных эле­ментов цифровой техники является ключевой элемент (ключ), пред­назначенный для переключения (коммутации) цепей нагрузки под действием управляющих сигналов. Примерами механических ключей

R

являются устройства с обычным выключателем (тумблером, кноп­кой), схемы которых приведены на рисунке 2.27.

На рисунке 2.27, а показан последовательный ключ, в котором коммутирующий элемент 5 включен последовательно с сопротивле­нием нагрузки R„. В замкнутом состоянии (ключ включен) на­пряжение на Ян равняется напряжению питания. В разомкнутом состоянии один конец сопротивления нагрузки никуда не подклю­чается и провод, идущий от /?_н к S, легко воспринимает все­возможные помехи («наводки»). Этого недостатка лишен парал­лельный ключ (рис. 2.27, б), в котором /?„ подключается парал­лельно контактам коммутирующего элемента 5. Когда 5 замкнут (ключ включен), и_шых=0_> так как по цепи течет максимальный ток и все коммутируемое напряжение Е» падает на вспомогатель­ном сопротивлении R. Когда же ключ выключен, выходное напря­жение равно: и_вых—Е^_и/(R+R_H) — и приближается к Е_п при R_n^R. Падение части коммутируемого напряжения на вспомогательном сопротивлении является недостатком параллельного ключа.
Два ключа, управляемые таким образом, что когда один из них замкнут, то второй разомкнут, и наоборот (рис. 2.27, в), позволяют создать переключатель, свободный от недостатков как последовательного, так и параллельного ключей. На практике та­кое устройство реализуется при помощи одного коммутирующего элемента (рис. 2.27, г), называемого тумблером (от англ. tumble — опрокидывать, переворачивать).
В большинстве электронных ключевых устройств в качестве коммутирующего элемента используются транзисторы. Транзистор­ный ключ, так же как и механический, является элементом, кото­рый должен находиться в одном из двух состояний: разомкнутом (транзистор закрыт) или замкнутом (транзистор открыт). Скачко­образный переход от одного состояния к другому, т. е. управле­ние ключом, производится под действием входного управляющего напряжения и_вх> которое должно быть либо меньше некоторого запирающего (нулевого) напряжения £/°, либо больше отпирающего (единичного) U . Различные способы включения транзисторов поз­воляют создавать, устройства, аналогичные механическим ключам, схемы которых приведены на рисунке 2.27.
Простейший транзисторный ключ может быть собран по схеме, приведенной на рисунке 2.28. Описать его работу удобно с по­

г