Электронные ключи. Параметры и характеристики

Электронными ключами называют устройства, предназначенные для замыкания или размыкания электрических цепей под действием внешних управляющих сигналов. В бесконтакгных электронных ключах используются нелинейные элементы: полупроводниковые диоды. биполярные и полевые транзисторы, гиристоры. В отличие от механических переключателей электронные ключи обладают большим быстродействием и надежностью. В зависимости от назначения ключевые схемы бывают: цифровые и аналоговые. Цифровые ключи используются в устройствах вычислительной техники, цифровой связи. дискретной автоматики. Аналоговые ключи используются в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях. в устройствах измерения и управления. в многоканальных коммутаторах,

Различают статический режим работы ключа, когда он находится в закрытом или открытом состоянии, и динамический режим, соответствующий переключению из закрытого состояния в открытое и наоборот. Каждый из режимов работы описывается определенным набором характеристик и параметров.

Параметры статического режима электронного ключа определяются его передаточной характеристикой, которая устанавливает зависимость выходного напряжения от входного

Основными параметрами статического режима являются (см. рис.8.2): пороговое напряжение нуля , соответствующее входному напряжению при котором БТ находится на границе между режимом отсечки и активным режимом; пороговое напряжение единицы , соответствующее входному напряжению при котором БТ находится на границе между активным режимом и режимом насыщения; напряжение логического нуля , соответствующее минимальному выходному напряжению; напряжение логической единицы , соответствующее максимальному выходному напряжению.

Динамический режим ключа описывается параметрами быстродействия, которые определяются скоростью переходных процессов, возникающих в устройстве при подаче на вход прямоугольного импульса (рис. 8.5). Быстродействие ключа определяется параметрами используемого активного элемента – транзистора, номинальных значений элементов схемы, характера и параметров нагрузки.

Различают следующие параметры быстродействия:

время задержки – интервал времени от момента подачи входного сигнала до момента, когда ток коллектора достигнет значения, определяется длительностью заряда барьерных емкостей эмиттерного и коллекторного переходов БТ, часто называют временем задержки включения;

длительность фронта – интервал времени, в течение которого коллекторный ток нарастает от значения , определяется скоростью накопления носителей в базе;

время включения –

где – емкость коллекторного перехода; – предельная частота коэффициента передачи в схеме с ОЭ;

время рассасывания – интервал времени между моментом подачи на базу транзистора запирающего импульса до момента, когда ток коллектора уменьшается до , определяется скоростью рассасывания избыточных носителей базы, часто называют временем задержки выключения;

длительность спада – интервал времени, в течение которого ток коллектора уменьшается от уровня до уровня , определяется скоростью рассасывания неосновных носителей базы и коллектора;

время выключения –

где – амплитуда обратного тока базы в момент подачи на базу запирающего импульса.