Ключи на полевых транзисторах

Рассмотрим ключи на полевых транзисторах типа металл—диэлектрик—полупроводник МДП (МОП). От биполярных МДП-транзисторы выгодно отличаются весьма большим входным сопротивлением по постоянному току и меньшей площадью, занимаемой на подложке при интегральном исполнении.

Ключ на одиночном транзисторе. Схема параллельного ключа на МДП-транзисторе с индуцированным каналом р -типа изображена на рис.218, а. Сопротивление резистора Rc имеет значение десятков килоом. Если напряжение Uупр между затвором 3 и истоком И менее отрицательно, чем пороговое (рис.218, б), транзистор заперт и стоковое напряжение Uс близко к Ес. Когда отрицательным управляющим импульсом транзистор отпирается, рабочая точка оказывается в крутой области стоковых характеристик (рис.218, в), где остаточное напряжение на транзисторе Uост мало, что требуется от ключа в замкнутом состоянии.

Рис.218. Ключ на полевом транзисторе

Ограничители амплитуды.

Диодные ограничители амплитуды

Ограничители амплитуды — устройства, выходное напряжение которых U_Bb]X пропорционально входному напряжению U_вх до тех пор, пока последнее не достигает некоторого уровня, называемого порогом ограничения; после этого U_вых остается постоянным, если U_вх изменяется за порогом ограничения.

Чтобы пропорциональность между U_вых и U_вх имела место только на некотором участке, характеристика ограничителя U_B =f(U_вх) обязательно должна быть нелинейной. Поэтому необходимой дета­лью ограничителя является нелинейный элемент (обычно полупро­водниковый диод, обладающий малыми габаритами и массой и по­требляющий незначительную энергию).

В зависимости от способа соединения нагрузки и диода разли­чают последовательные и параллельные диодные ограничители.

Последовательные диодные ограничители.

Ограничитель с нулевым порогомограничения. Схема такого ограничителя приведена на рис. 219, а. Из нее следует, что входное напряжение U_вх распределя­ется между диодом VD и резистором нагрузки R_H. От соотношения их сопротивлений зависит, какая часть U_вх выделяется на выходе.

Рис.219. Последовательные ограничители с нулевым порогом ограничения.

Сопротивление диода в прямом (пропускном) направлении R_np много меньше сопротивления резистора нагрузки R_H. Поэтому поло­жительная полуволна напряжения U _вх практически полностью выде­ляется на выходе ограничителя. Сопротивление диода в обратном (непропускном) направлении R_o5p много больше R_H. Поэтому отри­цательная полуволна U _вхпрактически полностью выделяется на дио­де и U_вых ≈ 0.

Из сказанного следует, что диодный ограничитель можно рас­сматривать как устройство с переменным коэффициентом передачи К_пср входного напряжения на выход.

Ограничение сверху с нулевым порогом можно получить, изме­нив направление включения диода (рис. 219, в, г).

Ограничитель с ненулевым порогом ограничения. Для получения порога ограничения, отличного от нуля, последовательно с нагруз­кой включают источник постоянного напряжения Е (рис.220).

Рис.220. Последовательные ограничители с ненулевым порогом ограничения

В схеме, изображенной на рис. 220, а, при отсутствии входного сиг­нала источник Е сообщает катоду диода VD отрицательный потен­циал, анод диода через источник входного напряжения соединяется с положительным зажимом +Е, так что диод смешается в прямом направлении. В результате до поступления входного напряжения диод открыт и через резистор R_H протекает ток, создавая на нем на­пряжение с полярностью, указанной на рисунке. Если пренебречь сопротивлением источника и по-прежнему считать R_H» R_np, то ос­новным сопротивлением в цепи будет R_H, поэтому до момента действия Uвх напряжение, начиная нарастать от нуля, повторяет все изменения входного напряжения

U_Rн ≈ Е и Uвых=U_Rн – Е ≈ 0.

При действии отрицательной полуволны Uвх источники Е и Uвх оказываются включенными встречно, так что результирующее напряжение в цепи

U =Е – Uвх.

Пока напряжение (Е – Uвх) положительное, диод смещен в прямом направлении, он проводит ток и напряжение на выходе равно входному. В некоторый момент напряжение нарастающей отрицательной полуволны Uвх достигает значения равного –Е. и этом диод запирается и дальнейшее увеличение Uвх не влияет на выходное напряжение.

Если в схеме, приведенной на рис.220, а, изменить полярность источника Е и направление включения диода, то получится схема, изображенная на рис.220, б. Как и в предыдущей схеме, здесь до момента действия U_т напряжение на выходе равно нулю. После за­пирания диода предельное значение потенциала анода (выше кото­рого оно не может быть) в этом случае составляет U_пр = Е. Имея в виду, что потенциал катода равен U вх, легко прийти к выводу, что входное напряжение, превышающее U_пр, на выход передаваться не будет (см. кривые на рис. 220, б).

Комбинируя ограничения сверху и снизу (см. рис.220, а, б), можно получить двусторонний ограничитель (см. рис.220, в), кото­рый используется для формирования трапецеидальных импульсов из синусоидального напряжения.

Параллельные диодные ограничители.

Ограничитель с нулевым по­рогом ограничения. Схема ограничителя с нулевым порогом ограни­чения приведена на рис.221, а.

Рис.221. Параллельные диодные ограничителис нулевым по­рогом ограничения

Ее необходимым элементом являет­ся ограничивающий резистор R_oгp, который выбирают так, чтобы выполнялось неравенство