Bij het werken met complexe circuits is het handig om verschillende technische trucs te gebruiken waarmee je met weinig moeite je doel kunt bereiken. Een daarvan is het maken van transistorschakelaars. Wat zijn ze? Waarom moeten ze worden gemaakt? Waarom worden ze ook wel "elektronische sleutels" genoemd? Wat zijn de kenmerken van dit proces en waar moet ik op letten?
Waar zijn transistorschakelaars van gemaakt
Ze zijn gemaakt met behulp van veldeffecttransistors of bipolaire transistors. De eerstgenoemde zijn verder onderverdeeld in MIS en sleutels die een controle p-n-overgang hebben. Onder bipolaire worden niet-verzadigde onderscheiden. Een transistorsleutel van 12 volt kan aan de basisbehoeften van een radioamateur voldoen.
Statische werkingsmodus
Het analyseert de private en publieke status van de sleutel. De eerste ingang bevat een laag spanningsniveau, wat een logisch nulsignaal aangeeft. In deze modus zijn beide overgangen in de tegenovergestelde richting (er wordt een afsnijding verkregen). En alleen thermisch kan de collectorstroom beïnvloeden. In de open toestand is er aan de ingang van de sleutel een hoogspanningsniveau dat overeenkomt met het signaal van de logische eenheid. Het is mogelijk om in twee modi te werkentegelijkertijd. Een dergelijke prestatie kan in het verzadigingsgebied of het lineaire gebied van de uitgangskarakteristiek zijn. We zullen er in meer detail op ingaan.
Sleutelverzadiging
In dergelijke gevallen zijn de transistorovergangen voorwaarts voorgespannen. Daarom, als de basisstroom verandert, verandert de collectorwaarde niet. In siliciumtransistors is ongeveer 0,8 V nodig om een bias te verkrijgen, terwijl voor germaniumtransistors de spanning schommelt binnen 0,2-0,4 V. Hoe wordt in het algemeen sleutelverzadiging bereikt? Dit verhoogt de basisstroom. Maar alles heeft zijn grenzen, zo ook de toenemende verzadiging. Dus wanneer een bepaalde huidige waarde wordt bereikt, stopt deze met stijgen. En waarom sleutelverzadiging uitvoeren? Er is een speciale coëfficiënt die de stand van zaken weergeeft. Met zijn toename neemt het laadvermogen van transistorschakelaars toe, destabiliserende factoren beginnen met minder kracht te beïnvloeden, maar de prestaties verslechteren. Daarom wordt de waarde van de verzadigingscoëfficiënt gekozen uit compromisoverwegingen, waarbij de nadruk ligt op de taak die moet worden uitgevoerd.
Nadelen van een onverzadigde sleutel
En wat gebeurt er als de optimale waarde niet is bereikt? Dan zijn er zulke nadelen:
- De spanning van de openbare sleutel zal dalen en verliezen tot ongeveer 0,5 V.
- De immuniteit tegen ruis zal verslechteren. Dit komt door de verhoogde ingangsweerstand die wordt waargenomen in de toetsen wanneer ze zich in de open toestand bevinden. Daarom zal interferentie zoals stroompieken ook leiden tot:de parameters van transistors wijzigen.
- Verzadigde sleutel heeft een aanzienlijke temperatuurstabiliteit.
Zoals je kunt zien, is dit proces nog steeds beter uit te voeren om uiteindelijk een perfecter apparaat te krijgen.
Prestaties
Deze parameter hangt af van de maximaal toegestane frequentie wanneer signaalomschakeling kan worden uitgevoerd. Dit hangt op zijn beurt af van de duur van de transiënt, die wordt bepaald door de traagheid van de transistor, evenals de invloed van parasitaire parameters. Om de snelheid van een logisch element te karakteriseren, wordt vaak de gemiddelde tijd aangegeven die optreedt wanneer een signaal wordt vertraagd wanneer het naar een transistorschakelaar wordt verzonden. Het diagram dat het weergeeft, toont meestal zo'n gemiddeld responsbereik.
Interactie met andere toetsen
Hiervoor worden Verbindingselementen gebruikt. Dus als de eerste toets aan de uitgang een hoog spanningsniveau heeft, dan opent de tweede aan de ingang en werkt in de gespecificeerde modus. En vice versa. Een dergelijk communicatiecircuit heeft een aanzienlijke invloed op de voorbijgaande processen die optreden tijdens het schakelen en de snelheid van de toetsen. Dit is hoe een transistorschakelaar werkt. De meest voorkomende zijn circuits waarin de interactie alleen plaatsvindt tussen twee transistoren. Maar dit betekent helemaal niet dat dit niet kan met een apparaat waarin drie, vier of zelfs meer elementen worden gebruikt. Maar in de praktijk is het lastig om hier een toepassing voor te vinden,daarom wordt de werking van een transistorschakelaar van dit type niet gebruikt.
Wat te kiezen
Wat is beter om mee te werken? Laten we ons voorstellen dat we een eenvoudige transistorschakelaar hebben waarvan de voedingsspanning 0,5 V is. Met een oscilloscoop is het dan mogelijk om alle veranderingen vast te leggen. Als de collectorstroom is ingesteld op 0,5 mA, da alt de spanning met 40 mV (de basis zal ongeveer 0,8 V zijn). Volgens de normen van de taak kunnen we zeggen dat dit een nogal significante afwijking is, die een beperking oplegt aan het gebruik in een aantal circuits, bijvoorbeeld in analoge signaalschakelaars. Daarom gebruiken ze speciale veldeffecttransistoren, waar sprake is van een controle-p-n-overgang. Hun voordelen ten opzichte van hun bipolaire neven zijn:
- Kleine restspanning op de sleutel in de staat van bedrading.
- Hoge weerstand en daardoor een kleine stroom die door een gesloten element vloeit.
- Laag stroomverbruik, dus geen noemenswaardige stuurspanning nodig.
- Het is mogelijk om elektrische signalen op laag niveau te schakelen die eenheden van microvolt zijn.
De getransistoriseerde relaissleutel is de ideale toepassing voor het veld. Uiteraard wordt dit bericht hier alleen geplaatst om lezers een idee te geven van hun toepassing. Een beetje kennis en vindingrijkheid - en de mogelijkheden van implementaties waarin er transistorschakelaars zijn, zullen er heel veel worden uitgevonden.
Werkvoorbeeld
Laten we eens nader kijken,hoe een eenvoudige transistorschakelaar werkt. Het geschakelde signaal wordt verzonden vanaf de ene ingang en verwijderd van een andere uitgang. Om de sleutel te vergrendelen, wordt een spanning aangelegd op de poort van de transistor, die de waarden van de source en drain overschrijdt met een waarde groter dan 2-3 V. Maar in dit geval moet ervoor worden gezorgd dat niet buiten het toegestane bereik gaan. Wanneer de sleutel gesloten is, is de weerstand relatief groot - meer dan 10 ohm. Deze waarde wordt verkregen vanwege het feit dat de sperstroom van de pn-overgang bovendien van invloed is. In dezelfde toestand fluctueert de capaciteit tussen het geschakelde signaalcircuit en de stuurelektrode in het bereik van 3-30 pF. Laten we nu de transistorschakelaar openen. De schakeling en de praktijk zullen uitwijzen dat dan de spanning van de stuurelektrode nul nadert, en sterk afhankelijk is van de belastingsweerstand en de geschakelde spanningskarakteristiek. Dit komt door het hele systeem van interacties van de poort, afvoer en bron van de transistor. Dit veroorzaakt enkele problemen voor de werking van de onderbrekermodus.
Als oplossing voor dit probleem zijn er verschillende circuits ontwikkeld die de spanning stabiliseren die tussen het kanaal en de poort vloeit. Bovendien kan vanwege de fysieke eigenschappen zelfs een diode in deze hoedanigheid worden gebruikt. Om dit te doen, moet het worden opgenomen in de voorwaartse richting van de blokkeerspanning. Als de noodzakelijke situatie is gecreëerd, gaat de diode dicht en gaat de pn-overgang open. Zodat wanneer de geschakelde spanning verandert, deze open blijft en de weerstand van zijn kanaal niet verandert, tussen de bron en de ingang van de sleutel, kunt uschakel de weerstand met hoge weerstand in. En de aanwezigheid van een condensator zal het opladen van de tanks aanzienlijk versnellen.
Transistorsleutelberekening
Voor het begrip geef ik een rekenvoorbeeld, u kunt uw gegevens vervangen:
1) Collector-emitter - 45 V. Totale vermogensdissipatie - 500 mw. Collector-emitter - 0,2 V. Beperkende werkingsfrequentie - 100 MHz. Base-emitter - 0,9 V. Collectorstroom - 100 mA. Statistische stroomoverdrachtsverhouding – 200.
2) 60mA weerstand: 5-1, 35-0, 2=3, 45.
3) Collectorweerstandsklasse: 3,45\0,06=57,5 ohm.
4) Voor het gemak nemen we de waarde van 62 Ohm: 3, 45\62=0, 0556 mA.
5) We beschouwen de basisstroom: 56\200=0,28 mA (0,00028 A).
6) Hoeveel zal er op de basisweerstand staan: 5 - 0, 9=4, 1 V.
7) Bepaal de weerstand van de basisweerstand: 4, 1 / 0, 00028 \u003d 14, 642, 9 Ohm.
Conclusie
En tot slot, over de naam "elektronische sleutels". Feit is dat de toestand verandert onder invloed van stroom. En wat vertegenwoordigt hij? Dat klopt, het geheel van elektronische ladingen. Hier komt de tweede naam vandaan. Dat is alles. Zoals u kunt zien, zijn het werkingsprincipe en de opstelling van transistorschakelaars niet ingewikkeld, dus het is een haalbare taak om dit te begrijpen. Opgemerkt moet worden dat zelfs de auteur van dit artikel enige referentieliteratuur moest gebruiken om zijn eigen geheugen op te frissen. Daarom, als u vragen heeft over terminologie, raad ik u aan de beschikbaarheid van technische woordenboeken te onthouden en een nieuwe te zoeken.informatie over transistorschakelaars is daar.
