Karmaşık devrelerle çalışırken, az bir çabayla hedefinize ulaşmanızı sağlayan çeşitli teknik hileler kullanmakta fayda var. Bunlardan biri, transistör anahtarlarının oluşturulmasıdır. Onlar neler? Neden yaratılmalılar? Neden "elektronik anahtarlar" olarak da adlandırılırlar? Bu işlemin özellikleri nelerdir ve nelere dikkat etmeliyim?
Transistör anahtarları nelerden yapılmıştır
Alan etkili veya bipolar transistörler kullanılarak yapılırlar. İlki ayrıca MIS ve kontrol p-n bağlantısına sahip tuşlara bölünmüştür. Bipolar olanlar arasında doymamış olanlar ayırt edilir. 12 Voltluk bir transistörlü anahtar, bir radyo amatörünün temel ihtiyaçlarını karşılayabilecektir.
Statik çalışma modu
Anahtarın özel ve genel durumunu analiz eder. İlk giriş, bir mantık sıfır sinyalini gösteren bir düşük voltaj seviyesi içerir. Bu modda, her iki geçiş de ters yöndedir (bir kesme elde edilir). Ve sadece termal kollektör akımını etkileyebilir. Açık durumda, anahtarın girişinde mantıksal birim sinyaline karşılık gelen yüksek bir voltaj seviyesi vardır. İki modda çalışmak mümkündüreşzamanlı. Bu performans, çıktı karakteristiğinin doyma bölgesinde veya lineer bölgesinde olabilir. Onları daha ayrıntılı olarak ele alacağız.
Anahtar Doygunluğu
Bu gibi durumlarda, transistör bağlantıları ileri yönlüdür. Bu nedenle, taban akımı değişirse kollektör değeri değişmez. Silikon transistörlerde, bir önyargı elde etmek için yaklaşık 0,8 V gerekirken, germanyum transistörler için voltaj 0,2-0,4 V arasında dalgalanır. Genel olarak anahtar doygunluğu nasıl elde edilir? Bu, taban akımını arttırır. Ancak artan doygunlukta olduğu gibi her şeyin bir sınırı vardır. Yani belli bir akım değerine ulaşıldığında artması durur. Ve neden anahtar doygunluğu gerçekleştirin? İşlerin durumunu gösteren özel bir katsayı vardır. Artması ile transistör anahtarlarının sahip olduğu yük kapasitesi artar, kararsızlaştırıcı faktörler daha az kuvvetle etkilenmeye başlar, ancak performans düşer. Bu nedenle, doygunluk katsayısının değeri, yapılması gereken göreve odaklanarak uzlaşmaya ilişkin hususlardan seçilir.
Doymamış anahtarın dezavantajları
Peki optimal değere ulaşılmazsa ne olur? O zaman şöyle dezavantajlar olacak:
- Genel anahtarın voltajı düşer ve yaklaşık 0,5 V'a düşer.
- Gürültü bağışıklığı bozulacak. Bunun nedeni, anahtarlar açık durumdayken gözlenen giriş direncinin artmasıdır. Bu nedenle, güç dalgalanmaları gibi parazitler detransistörlerin parametrelerini değiştirme.
- Doymuş anahtarın önemli bir sıcaklık kararlılığı vardır.
Gördüğünüz gibi, sonuçta daha mükemmel bir cihaz elde etmek için bu işlemi gerçekleştirmek hala daha iyidir.
Performans
Bu parametre, sinyal değiştirme gerçekleştirilebildiğinde izin verilen maksimum frekansa bağlıdır. Bu da, transistörün ataleti tarafından belirlenen geçici sürenin yanı sıra parazitik parametrelerin etkisine bağlıdır. Bir mantık elemanının hızını karakterize etmek için, bir transistör anahtarına iletildiğinde bir sinyal geciktiğinde meydana gelen ortalama süre genellikle belirtilir. Bunu gösteren diyagram genellikle böyle bir ortalama yanıt aralığını gösterir.
Diğer tuşlarla etkileşim
Bunun için Bağlantı elemanları kullanılır. Yani çıkıştaki ilk tuş yüksek voltaj seviyesine sahipse ikincisi girişte açılır ve belirtilen modda çalışır. Ve tam tersi. Böyle bir iletişim devresi, anahtarlama sırasında meydana gelen geçici süreçleri ve tuşların hızını önemli ölçüde etkiler. Transistör anahtarı bu şekilde çalışır. En yaygın olanı, etkileşimin yalnızca iki transistör arasında gerçekleştiği devrelerdir. Ancak bu, bunun üç, dört veya daha fazla elemanın kullanılacağı bir cihaz tarafından yapılamayacağı anlamına gelmez. Ancak pratikte bunun için bir uygulama bulmak zor,bu nedenle, bu tip bir transistör anahtarının çalışması kullanılmaz.
Ne seçilir
Çalışmak için daha iyi olan nedir? Besleme gerilimi 0,5 V olan basit bir transistör anahtarımız olduğunu düşünelim. Ardından, bir osiloskop kullanarak tüm değişiklikleri yakalamak mümkün olacaktır. Kolektör akımı 0,5mA'ya ayarlanırsa, voltaj 40mV düşer (taban yaklaşık 0,8V olur). Görevin standartlarına göre, bunun, örneğin analog sinyal anahtarlarında bir dizi devrede kullanıma kısıtlama getiren oldukça önemli bir sapma olduğunu söyleyebiliriz. Bu nedenle, bir kontrol p-n bağlantısının olduğu özel alan etkili transistörler kullanırlar. Bipolar kuzenlerine göre avantajları şunlardır:
- Kablolama durumunda anahtarda az miktarda artık voltaj var.
- Yüksek direnç ve sonuç olarak kapalı bir elemandan akan küçük bir akım.
- Düşük güç tüketimi, dolayısıyla önemli bir kontrol voltajı gerekmez.
- Mikrovolt birimi olan düşük seviyeli elektrik sinyallerini değiştirmek mümkündür.
Transistörlü röle anahtarı saha için ideal uygulamadır. Tabii ki, bu mesaj sadece okuyucuların uygulamaları hakkında fikir sahibi olmaları için burada yayınlanmaktadır. Biraz bilgi ve yaratıcılık - ve transistör anahtarlarının bulunduğu uygulama olanakları, birçoğu icat edilecek.
İş örneği
Daha yakından bakalım,basit bir transistör anahtarı nasıl çalışır. Anahtarlamalı sinyal bir girişten iletilir ve diğer çıkıştan çıkarılır. Anahtarı kilitlemek için, transistörün kapısına, kaynağın değerlerini aşan ve 2-3 V'tan daha büyük bir değerle boş altan bir voltaj uygulanır. Ancak bu durumda, dikkatli olunması gerekir. izin verilen aralığın ötesine geçin. Anahtar kapatıldığında, direnci nispeten büyüktür - 10 ohm'dan fazla. Bu değer, p-n bağlantısının ters öngerilim akımının ek olarak etkilenmesi nedeniyle elde edilir. Aynı durumda, anahtarlanmış sinyal devresi ile kontrol elektrodu arasındaki kapasitans 3-30 pF aralığında dalgalanır. Şimdi transistör anahtarını açalım. Devre ve uygulama, o zaman kontrol elektrotunun voltajının sıfıra yaklaşacağını ve yük direncine ve anahtarlanan voltaj karakteristiğine büyük ölçüde bağlı olduğunu gösterecektir. Bu, transistörün kapısı, tahliyesi ve kaynağının tüm etkileşim sisteminden kaynaklanmaktadır. Bu, kesinti modu çalışması için bazı sorunlar yaratır.
Bu soruna bir çözüm olarak, kanal ve kapı arasında akan voltajı stabilize eden çeşitli devreler geliştirilmiştir. Ayrıca fiziksel özelliklerinden dolayı bu kapasitede bir diyot bile kullanılabilir. Bunu yapmak için, blokaj voltajının ileri yönüne dahil edilmelidir. Gerekli durum yaratılırsa diyot kapanacak ve p-n eklemi açılacaktır. Böylece, anahtarlanan voltaj değiştiğinde, açık kalır ve kanalının direnci değişmez, kaynak ile anahtarın girişi arasında,yüksek dirençli direnci açın. Ve bir kapasitörün varlığı, tankları yeniden doldurma sürecini önemli ölçüde hızlandıracaktır.
Transistör anahtarı hesaplama
Anlamak için bir hesaplama örneği veriyorum, verilerinizi değiştirebilirsiniz:
1) Kollektör-yayıcı - 45 V. Toplam güç kaybı - 500 mw. Toplayıcı-yayıcı - 0,2 V. Sınırlayıcı çalışma frekansı - 100 MHz. Baz verici - 0,9 V. Kollektör akımı - 100 mA. İstatistiksel akım aktarım oranı – 200.
2) 60mA direnç: 5-1, 35-0, 2=3, 45.
3) Kollektör direnç derecesi: 3,45\0,06=57,5 ohm.
4) Kolaylık olması için 62 Ohm değerini alıyoruz: 3, 45\62=0, 0556 mA.
5) Temel akımı dikkate alıyoruz: 56\200=0.28 mA (0.00028 A).
6) Temel dirençte ne kadar olacak: 5 - 0, 9=4, 1V
7) Temel direncin direncini belirleyin: 4, 1 / 0, 00028 \u003d 14, 642, 9 Ohm
Sonuç
Son olarak, "elektronik anahtarlar" adı hakkında. Gerçek şu ki, durum akımın etkisi altında değişiyor. Ve neyi temsil ediyor? Bu doğru, elektronik ücretlerin toplamı. İkinci isim de buradan gelmektedir. Bu kadar. Gördüğünüz gibi, çalışma prensibi ve transistör anahtarlarının düzeni karmaşık bir şey değildir, bu nedenle bunu anlamak mümkün bir görevdir. Bu makalenin yazarının bile kendi hafızasını tazelemek için bazı referans literatürü kullanması gerektiğine dikkat edilmelidir. Bu nedenle, terminoloji ile ilgili sorularınız varsa, teknik sözlüklerin kullanılabilirliğini hatırlamanızı ve yeni bir tane aramanızı öneririm.transistör anahtarları hakkında bilgi var.
