Основные характеристики электронных ключей.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОСТРОЕНИЯ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

Элементная база цифровой электроники состоит из большого количества логических устройств, выполняющих разнообразные функции которые будут рассмотрены ниже. Однако все логические элементы и устройства функциональной цифровой электроники основаны на использовании электронных ключей на биполярных и полевых транзисторах. В ключевом режиме транзистор работает в логических схемах, триггерах, счетчиках, мультивибраторах, коммутаторах, блокинг-генераторах и т.д. Поэтому рассмотрим работу транзисторных ключей более подробно

Электронными ключами называются устройства, предназначенные для коммутации электрических цепей. Они могут быть выполнены на диодах либо транзисторах, однако транзисторный ключ является одним из наиболее распространенных элементов цифровой техники..

Основные характеристики электронных ключей.

    Электронный ключ представляет собой устройство, которое может находиться в одном из двух рабочих состояний – разомкнутом и замкнутом и изменяет состояние на время действия переключающего сигнала. В качестве переключающих элементов таких схем могут быть использованы полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры и т.д.

Независимо от схемных решений и типа используемого ключевого элемента любой электронный ключ характеризуется рядом статических и динамических параметров.

Статические параметры электронных ключей (параметры установившегося режима)

1) Передаточная характеристика — зависимость выходного напряжения ключа от входного .

Рис 13.1. Передаточная характеристика электронного ключа

В электронном ключе два его устойчивых состояния (разомкнутое и замкнутое) соответствуют пологим участкам, ограниченным точками А и В.

а) На пологом участке, соответствующем малым значениям  (точка А), ключ разомкнут (ключ закрыт), и на нем падает большое напряжение – напряжение логической единицы .

б) При большом входном сигнале , (точка В)ключ замкнут, выходное напряжение логического нуля  мало. 

 В таком варианте передаточной характеристики электронный ключ представляет собой простейшую логическую схему , выполняющую функцию «НЕ».

      По передаточной характеристике можно определить два важных статических параметра электронного ключа:

1) Ku = dUвых/dUвх- коэффициент усиления ключа, который определяется в дифференциальной форме.

2) Помехоустойчивость ключа, которая физически выражается напряжением помехи, способной изменить состояние ключа. Величина этой помехи оценивается по передаточной характеристике ключа как разность входных напряжений в точках А и а (помехоустойчивость поуровню единицы – U⁺_п) и в точках в  и В (помехоустойчивость поуровню нуля – U^-_п).

Точки на характеристике а и в определены таким образом, что соответствуют устойчивым состояниям, в которых Ku = 1. Тогда помехоустойчивость ключа (рис. 7.1. ) определится как:

U⁺_п=U⁰_п- U⁰_вх, U^-_п=- (U¹ -U¹_п, )                      (13.21)

     Где - U^1- максимальное напряжение на выходе ключа ,

U⁺_п, U^-_п  - максимальная величина напряжения помехи, не вызывающая ложного переключения.

Динамические параметры электронного ключа определяются скоростью протекания переходных процессов, возникающих в схеме при подаче на вход ключа прямоугольного импульса напряжения или тока. Поэтому динамические параметры ключа называют еще параметрами быстродействия, природу которых необходимо рассматривать на примере конкретной схемы электронного ключа на биполярном транзисторе.