Quando si lavora con circuiti complessi, è utile utilizzare vari accorgimenti tecnici che consentono di raggiungere il proprio obiettivo con poco sforzo. Uno di questi è la creazione di interruttori a transistor. Quali sono? Perché dovrebbero essere creati? Perché si chiamano anche "chiavi elettroniche"? Quali sono le caratteristiche di questo processo ea cosa dovrei prestare attenzione?
Di cosa sono fatti gli interruttori a transistor
Sono realizzati utilizzando transistor a effetto di campo o bipolari. I primi sono ulteriormente suddivisi in MIS e chiavi che hanno una giunzione p–n di controllo. Tra quelli bipolari si distinguono quelli non saturi. Una chiave a transistor da 12 Volt sarà in grado di soddisfare le esigenze di base di un radioamatore.
Modalità di funzionamento statica
Analizza lo stato privato e pubblico della chiave. Il primo ingresso contiene un livello di bassa tensione, che indica un segnale logico zero. In questa modalità, entrambe le transizioni sono nella direzione opposta (si ottiene un taglio). E solo il termico può influenzare la corrente del collettore. Nello stato aperto, all'ingresso della chiave è presente un livello di alta tensione corrispondente al segnale dell'unità logica. È possibile lavorare in due modalitàcontemporaneamente. Tale prestazione può essere nella regione di saturazione o nella regione lineare della caratteristica di uscita. Ci soffermeremo su di loro in modo più dettagliato.
Saturazione tasti
In questi casi, le giunzioni del transistor sono polarizzate in avanti. Pertanto, se la corrente di base cambia, il valore del collettore non cambierà. Nei transistor al silicio sono necessari circa 0,8 V per ottenere una polarizzazione, mentre per i transistor al germanio la tensione oscilla tra 0,2-0,4 V. Come si ottiene in generale la saturazione della chiave? Ciò aumenta la corrente di base. Ma ogni cosa ha i suoi limiti, così come l'aumento della saturazione. Quindi, quando viene raggiunto un certo valore di corrente, smette di aumentare. E perché eseguire la saturazione dei tasti? C'è un coefficiente speciale che mostra lo stato delle cose. Con il suo aumento, la capacità di carico degli interruttori a transistor aumenta, i fattori destabilizzanti iniziano a influenzare con meno forza, ma le prestazioni si deteriorano. Pertanto, il valore del coefficiente di saturazione viene scelto da considerazioni di compromesso, concentrandosi sul compito che dovrà essere svolto.
Svantaggi di una chiave insatura
E cosa succede se il valore ottimale non è stato raggiunto? Quindi ci saranno tali svantaggi:
- Il voltaggio della chiave pubblica scenderà fino a circa 0,5 V.
- L'immunità al rumore si deteriorerà. Ciò è dovuto alla maggiore resistenza di ingresso che si osserva nei tasti quando sono nello stato aperto. Pertanto, si verificheranno anche interferenze come sbalzi di tensionemodifica dei parametri dei transistor.
- Il tasto saturato ha una notevole stabilità della temperatura.
Come puoi vedere, questo processo è ancora meglio da eseguire per ottenere un dispositivo più perfetto.
Prestazioni
Questo parametro dipende dalla frequenza massima consentita quando è possibile eseguire la commutazione del segnale. Questo, a sua volta, dipende dalla durata del transitorio, che è determinata dall'inerzia del transistor, nonché dall'influenza dei parametri parassiti. Per caratterizzare la velocità di un elemento logico, viene spesso indicato il tempo medio che si verifica quando un segnale viene ritardato quando viene trasmesso a un interruttore a transistor. Il diagramma che lo mostra di solito mostra proprio un tale intervallo di risposta medio.
Interazione con altri tasti
Gli elementi di connessione vengono utilizzati per questo. Quindi, se il primo tasto all'uscita ha un livello di alta tensione, il secondo si apre all'ingresso e funziona nella modalità specificata. E viceversa. Un tale circuito di comunicazione influisce in modo significativo sui processi transitori che si verificano durante la commutazione e sulla velocità dei tasti. Ecco come funziona un interruttore a transistor. I più comuni sono i circuiti in cui l'interazione avviene solo tra due transistor. Ma questo non significa affatto che ciò non possa essere fatto da un dispositivo in cui verranno utilizzati tre, quattro o anche più elementi. Ma in pratica è difficile trovare un'applicazione per questo,pertanto, il funzionamento di un interruttore a transistor di questo tipo non viene utilizzato.
Cosa scegliere
Con cosa è meglio lavorare? Immaginiamo di avere un semplice interruttore a transistor, la cui tensione di alimentazione è 0,5 V. Quindi, utilizzando un oscilloscopio, sarà possibile catturare tutte le modifiche. Se la corrente del collettore è impostata su 0,5 mA, la tensione diminuirà di 40 mV (la base sarà di circa 0,8 V). Secondo gli standard del compito, possiamo dire che questa è una deviazione piuttosto significativa, che impone una restrizione all'uso in un certo numero di circuiti, ad esempio negli interruttori del segnale analogico. Pertanto, usano speciali transistor ad effetto di campo, dove è presente una giunzione p–n di controllo. I loro vantaggi rispetto ai cugini bipolari sono:
- Piccola tensione residua sulla chiave nello stato del cablaggio.
- Elevata resistenza e, di conseguenza, una piccola corrente che scorre attraverso un elemento chiuso.
- Basso consumo energetico, quindi nessuna tensione di controllo significativa necessaria.
- È possibile commutare segnali elettrici di basso livello che sono unità di microvolt.
La chiave relè transistorizzata è l'applicazione ideale per il campo. Naturalmente, questo messaggio è pubblicato qui esclusivamente in modo che i lettori abbiano un'idea della loro applicazione. Un po' di conoscenza e ingegno - e le possibilità di implementazione in cui ci sono interruttori a transistor, moltissimi saranno inventati.
Esempio di lavoro
Diamo un'occhiata più da vicino,come funziona un semplice interruttore a transistor. Il segnale commutato viene trasmesso da un ingresso e rimosso da un' altra uscita. Per bloccare la chiave viene applicata una tensione al gate del transistor, che supera i valori di source e drain di un valore maggiore di 2-3 V. Ma in questo caso bisogna fare attenzione a non andare oltre l'intervallo consentito. Quando la chiave è chiusa, la sua resistenza è relativamente grande - più di 10 ohm. Questo valore si ottiene in quanto influisce ulteriormente la corrente di polarizzazione inversa della giunzione p-n. Nello stesso stato, la capacità tra il circuito del segnale commutato e l'elettrodo di controllo oscilla nell'intervallo 3-30 pF. Ora apriamo l'interruttore del transistor. Il circuito e la pratica mostreranno che quindi la tensione dell'elettrodo di controllo si avvicinerà a zero e dipende fortemente dalla resistenza del carico e dalla caratteristica della tensione commutata. Ciò è dovuto all'intero sistema di interazioni di gate, drain e source del transistor. Questo crea alcuni problemi per il funzionamento in modalità interruttore.
Come soluzione a questo problema, sono stati sviluppati vari circuiti che stabilizzano la tensione che scorre tra il canale e il gate. Inoltre, a causa delle proprietà fisiche, anche un diodo può essere utilizzato in questa capacità. Per fare ciò, dovrebbe essere incluso nella direzione in avanti della tensione di blocco. Se viene creata la situazione necessaria, il diodo si chiude e si apre la giunzione p-n. In modo che quando la tensione commutata cambia, rimane aperta e la resistenza del suo canale non cambia, tra la sorgente e l'ingresso della chiave, puoiaccendere la resistenza ad alta resistenza. E la presenza di un condensatore accelererà notevolmente il processo di ricarica dei serbatoi.
Calcolo della chiave del transistor
Per capire, faccio un esempio di calcolo, puoi sostituire i tuoi dati:
1) Collettore-emettitore - 45 V. Potenza dissipata totale - 500 mw. Collettore-emettitore - 0,2 V. Frequenza limite di funzionamento - 100 MHz. Base-emettitore - 0,9 V. Corrente del collettore - 100 mA. Rapporto di trasferimento corrente statistico – 200.
2) Resistenza da 60 mA: 5-1, 35-0, 2=3, 45.
3) Grado di resistenza del collettore: 3,45\0,06=57,5 ohm.
4) Per comodità, prendiamo il valore di 62 Ohm: 3, 45\62=0, 0556 mA.
5) Consideriamo la corrente di base: 56\200=0,28 mA (0,00028 A).
6) Quanto ci sarà sulla resistenza di base: 5 - 0, 9=4, 1 V.
7) Determina la resistenza del resistore di base: 4, 1 / 0, 00028 \u003d 14, 642, 9 Ohm.
Conclusione
E infine, sul nome "chiavi elettroniche". Il fatto è che lo stato cambia sotto l'influenza della corrente. E cosa rappresenta? Esatto, la totalità delle spese elettroniche. Da qui deriva il secondo nome. È tutto. Come puoi vedere, il principio di funzionamento e la disposizione degli interruttori a transistor non sono qualcosa di complicato, quindi capire questo è un compito fattibile. Va notato che anche l'autore di questo articolo aveva bisogno di utilizzare della letteratura di riferimento per rinfrescare la propria memoria. Pertanto, se hai domande sulla terminologia, ti suggerisco di ricordare la disponibilità di dizionari tecnici e di cercarne uno nuovo.ci sono informazioni sugli interruttori a transistor.
