| Автоматизация систем электроснабжения |
|
Страница 12 из 20
Транзисторные ключи Общие сведения Транзисторным ключом называют усилительный каскад на транзисторе, в котором транзистор длительно может находиться либо в состоянии насыщения (ключ замкнут), либо в состоянии отсечки (ключ разомкнут). Переход из одного состояния в другое происходит быстро. Учитывая, что электронные системы АТ и ТМ низкочастотные, процесс переключения можно считать мгновенным и в процессе рассмотрения схем не учитывать. Уровни входных сигналов, осуществляющие перевод транзистора в состояние отсечки или насыщения, называются информационными или логическими. В транзисторных ключах входная и выходная цепи разделены. Входное напряжение Uвх управляет состоянием транзистора, от которого зависит выходное напряжение Uвых. Каждой схеме ключа свойственны два граничных уровня выходного напряжения: уровень включения и уровень выключения. Информационное значение амплитуд входных и выходных сигналов принято обозначать цифрами, причем более низкий уровень обозначается 0, а более высокий 1 (без учета знака). При большом уровне входного сигнала Uвх (сигнал 1) транзистор в насыщении и дальнейшее увеличение входного напряжения не приводит к изменению тока и напряжения выхода. При меньшем отклонении уровня входного сигнала Uвх (сигнал 0) транзистор в отсечке и дальнейшее уменьшение входного напряжения не приводит к изменению тока или напряжения выхода. При нормальной работе ключа происходит его переключение из одного состояния в другое. Для этого на вход поочередно должны поступать сигналы 1 и 0. Обычно сигналу 1 на входе соответствует сигнал 0 на выходе (Uвых) и наоборот. Такой ключ называется инвертирующим или просто инвертором. По ГОСТУ обозначение такого ключа:
Кружок – знак инверсии обозначает, что сигнал на выходе всегда противоположен (в цифровом обозначении) сигналу на входе. Существует также повторяющие ключи или просто повторители, у которых сигналу 0 на входе соответствует сигнал 0 на выходе, а 1 – Обозначение такого ключа:
Тип ключа определяется способом подключения нагрузки или принятой схемой самого ключа. Нагрузка может подключаться: между выходом и шиной -Ек (повторитель). Характер работы ключа зависит от схемы включения транзистора. Наиболее распространенная схема – это схема включения транзистора с общим эмиттером. В зависимости от типа структуры, используемого в ключе транзистора, входные и выходные сигналы (0 или 1) отсчитываются в отрицательной или положительной логике. Для транзисторов типа р-n-р используется отрицательная логика, т.к. потенциал любой точки схемы относительно общей точки отсчета эмиттера (+Ек) – отрицательный. Для транзисторов типа n-p-n используется положительная логика, т.к. потенциал любой точки относительно общей точки отсчета эмиттера (-Ек) – положительный. Схемы транзисторных ключей со структурой типа n-p-n и p-n-p и временные диаграммы представлены на рис.3.6.
Рис. 3.6. Состояние транзисторных ключей описывается таблицей переключения или истинности, приведенных на рис.3.7,а – для инвертора и рис.3.7,б – для повторителя, не зависимо от структуры транзистора, используемого в ключе.
Рис.3.7. Транзисторный ключ, как и диодный, имеет передаточную характеристику по напряжению, представленную на рис.3.8,б. Сам транзисторный ключ показан на рис.3.8,а. На участке АВ ключ замкнут, т.е. транзистор насыщен и на выходе уровень сигнала равен логическому 0 (U0вых). В точке В ключ начинает размыкаться, т.е. транзистор переходит в состояние отсечки. Участок ВС (С/) называется активным режимом. Точка С характеризуется началом режима отсечки. При этом уровень входного сигнала соответствует логическому 0 (U0вх). Участок СD соответствует разомкнутому состоянию ключа, т.е. транзистор в отсечке. Уровень выходного сигнала соответствует логической 1 (U1вых). Красным цветом показана характеристика для ключа, не имеющего источника смещения. Если есть источник положительного смещения, то характеристика показана зеленым цветом.
Рис.3.8. Различают три вида ключей:
|
