Основной статической характеристикой ключа является передаточная характеристика, представляющая собой зависимость выходного напряжения от входного напряжения . Ее можно построить, совместив выходные и входные характеристики, как это показано на рис. 8.5 для случая . Затем в системе координат следует провести нагрузочную линию и точки ее пересечения (А, В, С, D) с выходными характеристиками перенести в систему координат , построив таким образом управляющую характеристику. После этого надо точки перенести на входную характеристику, получив точки . И наконец, в системе координат построить передаточную характеристику по точкам . Аналогичным образом строится передаточная характеристика при наличии внешней нагрузки.
При последовательном включении ключей, когда выходное напряжение предыдущего ключа является входным для последующего, уровни логического нуля и логической единицы определяют путем совмещения передаточных характеристик, как это показано на рис. 8.6. Здесь передаточная характеристика последующего ключа 2 отложена в зеркальном отображении и повернута на 90° относительно передаточной характеристики предыдущего ключа 1. Точки пересечения характеристик А и В характеризуют режим работы ключей в открытом и закрытом состояниях.
Помехоустойчивость ключа
Помимо управляющего сигнала на входе ключа может появиться напряжение помехи, которое либо повышает, либо понижает входное напряжение. Если на входе действует напряжение U0, то опасны помехи, имеющие положительную полярность. Если на входе действует напряжение U1, то опасны помехи, имеющие отрицательную полярность. Помехоустойчивость принято оценивать максимально допустимыми величинами напряжений отпирающей и запирающей помех и . Эти напряжения указаны на рис. 8.7.
Пороговые напряжения и определяются точками С и D, в которых выполняется условие . Эти точки называются точками единичного усиления.
Для оценки помехоустойчивости может быть использован так называемый коэффициент помехоустойчивости и где . Для повышения помехоустойчивости необходимо уменьшать ширину области переключения, равную разности и , и увеличивать размах сигнала Uл.. В идеальном случае выполняются условия , , тогда .
Быстродействие ключа
Быстродействие ключей на биполярных транзисторах определяется инерционностью процессов, связанных с накоплением и рассасыванием избыточных зарядов, вследствие чего невозможен мгновенный переход транзистора из одного состояния в другое. Временные диаграммы, иллюстрирующие переходные процессы в транзисторном ключе при его включении и выключении, представлены на рис. 8.8. В этом случае быстродействие электронных ключей оценивают средним временем задержки распространения сигнала где время задержки распространения при переходе выходного напряжения от к ; — время задержки распространения при переходе выходного напряжения от к .
Задержки и отсчитывают по уровню, соответствующему половине перепада .
Повышение быстродействия электронных ключей достигается путем уменьшения времени жизни неравновесных носителей заряда, что происходит при введении в базу транзистора примеси золота. Более эффективным методом повышения быстродействия является шунтирование коллекторного перехода диодом Шотки.