هنگام کار با مدارهای پیچیده، استفاده از ترفندهای فنی مختلف که به شما امکان می دهد با تلاش کمی به هدف خود برسید مفید است. یکی از آنها ایجاد سوئیچ های ترانزیستوری است. آنها چه هستند؟ چرا باید ایجاد شوند؟ چرا به آنها "کلیدهای الکترونیکی" نیز می گویند؟ ویژگی های این فرآیند چیست و باید به چه نکاتی توجه کنم؟
سوئیچ های ترانزیستوری از چه ساخته شده اند
آنها با استفاده از ترانزیستورهای اثر میدانی یا دوقطبی ساخته می شوند. اولی بیشتر به MIS و کلیدهایی تقسیم می شود که یک اتصال p-n کنترل دارند. در بین دوقطبی ها، غیر اشباع ها متمایز می شوند. یک کلید ترانزیستوری 12 ولت می تواند نیازهای اساسی یک آماتور رادیویی را برآورده کند.
حالت کارکرد ایستا
وضعیت خصوصی و عمومی کلید را تجزیه و تحلیل می کند. ورودی اول شامل یک سطح ولتاژ پایین است که یک سیگنال منطقی صفر را نشان می دهد. در این حالت، هر دو انتقال در جهت مخالف هستند (یک برش به دست می آید). و فقط حرارتی می تواند بر جریان کلکتور تأثیر بگذارد. در حالت باز، در ورودی کلید یک سطح ولتاژ بالا مطابق با سیگنال واحد منطقی وجود دارد. امکان کار در دو حالت وجود داردهمزمان. چنین عملکردی ممکن است در ناحیه اشباع یا ناحیه خطی مشخصه خروجی باشد. ما در مورد آنها با جزئیات بیشتر صحبت خواهیم کرد.
اشباع کلید
در چنین مواردی، اتصالات ترانزیستور بایاس رو به جلو هستند. بنابراین، اگر جریان پایه تغییر کند، مقدار کلکتور تغییر نخواهد کرد. در ترانزیستورهای سیلیکونی، تقریباً 0.8 ولت برای به دست آوردن یک بایاس مورد نیاز است، در حالی که برای ترانزیستورهای ژرمانیومی، ولتاژ بین 0.2-0.4 V در نوسان است. به طور کلی اشباع کلید چگونه به دست می آید؟ این جریان پایه را افزایش می دهد. اما هر چیزی محدودیت هایی دارد، همانطور که افزایش اشباع نیز وجود دارد. بنابراین، هنگامی که یک مقدار فعلی مشخص می شود، افزایش آن متوقف می شود. و چرا اشباع کلید را انجام دهید؟ ضریب خاصی وجود دارد که وضعیت امور را نشان می دهد. با افزایش آن، ظرفیت باری که سوئیچ های ترانزیستور دارند افزایش می یابد، عوامل بی ثبات کننده با نیروی کمتری شروع به تأثیر می کنند، اما عملکرد بدتر می شود. بنابراین، مقدار ضریب اشباع از ملاحظات مصالحه، با تمرکز بر کاری که باید انجام شود، انتخاب می‌شود.
معایب کلید غیراشباع
و اگر به مقدار بهینه نرسیده باشد چه اتفاقی می افتد؟ سپس چنین معایبی وجود خواهد داشت:
- ولتاژ کلید عمومی کاهش می یابد و به حدود 0.5 ولت کاهش می یابد.
- ایمنی در برابر صدا بدتر می شود. این به دلیل افزایش مقاومت ورودی است که در حالت باز بودن کلیدها مشاهده می شود. بنابراین تداخل هایی مانند نوسانات برق نیز منجر به ایجاد آن خواهد شدتغییر پارامترهای ترانزیستورها.
- کلید اشباع پایداری دما قابل توجهی دارد.
همانطور که می بینید، این فرآیند همچنان بهتر است انجام شود تا در نهایت دستگاهی کامل تر به دست آورید.
عملکرد
این پارامتر به حداکثر فرکانس مجاز زمانی که می توان سیگنال را انجام داد بستگی دارد. این به نوبه خود به مدت زمان گذرا بستگی دارد که با اینرسی ترانزیستور و همچنین تأثیر پارامترهای انگلی تعیین می شود. برای مشخص کردن سرعت یک عنصر منطقی، معمولاً میانگین زمانی رخ می‌دهد که سیگنال در هنگام ارسال به سوئیچ ترانزیستوری با تأخیر رخ می‌دهد. مداری که آن را نمایش می دهد معمولاً چنین محدوده پاسخ متوسطی را نشان می دهد.
تعامل با کلیدهای دیگر
برای این کار از عناصر اتصالاستفاده می شود. بنابراین، اگر کلید اول در خروجی دارای سطح ولتاژ بالا باشد، کلید دوم در ورودی باز می شود و در حالت مشخص شده کار می کند. و بالعکس. چنین مدار ارتباطی به طور قابل توجهی بر فرآیندهای گذرا که در هنگام سوئیچینگ و سرعت کلیدها رخ می دهد تأثیر می گذارد. سوئیچ ترانزیستور اینگونه عمل می کند. رایج ترین آنها مدارهایی هستند که در آنها تعامل فقط بین دو ترانزیستور انجام می شود. اما این به هیچ وجه به این معنی نیست که دستگاهی که در آن از سه، چهار یا حتی بیشتر عنصر استفاده می شود، نمی توان این کار را انجام داد. اما در عمل، یافتن برنامه کاربردی برای این کار دشوار است،بنابراین، عملکرد سوئیچ ترانزیستوری از این نوع استفاده نمی شود.
چه چیزی را انتخاب کنیم
کار با چه چیزی بهتر است؟ بیایید تصور کنیم که یک سوئیچ ترانزیستوری ساده داریم که ولتاژ تغذیه آن 0.5 ولت است. سپس با استفاده از یک اسیلوسکوپ، می توان تمام تغییرات را ثبت کرد. اگر جریان کلکتور روی 0.5 میلی آمپر تنظیم شود، ولتاژ 40 میلی ولت کاهش می یابد (پایه حدود 0.8 ولت خواهد بود). با توجه به استانداردهای کار، می توان گفت که این یک انحراف نسبتاً قابل توجه است که محدودیتی را برای استفاده در تعدادی از مدارها، به عنوان مثال، در سوئیچ های سیگنال آنالوگ اعمال می کند. بنابراین، آنها از ترانزیستورهای ویژه اثر میدانی استفاده می کنند، جایی که یک اتصال p-n کنترل وجود دارد. مزایای آنها نسبت به پسرعموهای دوقطبی خود عبارتند از:
- مقدار کمی ولتاژ باقیمانده روی کلید در حالت سیم کشی.
- مقاومت بالا و در نتیجه جریان کمی که از یک عنصر بسته می گذرد.
- مصرف برق کم، بنابراین نیازی به ولتاژ کنترل قابل توجهی نیست.
- می توان سیگنال های الکتریکی سطح پایین را که واحدهای میکروولت هستند تغییر داد.
کلید رله ترانزیستوری برنامه ایده آل برای میدان است. البته این پیام صرفاً به این دلیل است که خوانندگان ایده ای از برنامه خود داشته باشند. کمی دانش و نبوغ - و امکانات پیاده سازی هایی که در آنها سوئیچ های ترانزیستوری وجود دارد، تعداد زیادی اختراع خواهد شد.
نمونه کاری
بیایید نگاهی دقیق‌تر بیندازیم،نحوه عملکرد یک سوئیچ ترانزیستور ساده سیگنال سوئیچ شده از یک ورودی ارسال و از خروجی دیگر حذف می شود. برای قفل کردن کلید، ولتاژی به گیت ترانزیستور اعمال می شود که از مقادیر منبع و تخلیه بیشتر از 2-3 ولت است. اما در این حالت باید مراقب بود فراتر از محدوده مجاز هنگامی که کلید بسته است، مقاومت آن نسبتاً بزرگ است - بیش از 10 اهم. این مقدار به دلیل این واقعیت به دست می آید که جریان بایاس معکوس اتصال p-n علاوه بر این تأثیر می گذارد. در همان حالت، ظرفیت بین مدار سیگنال سوئیچ و الکترود کنترل در محدوده 3-30 pF در نوسان است. حالا بیایید سوئیچ ترانزیستور را باز کنیم. مدار و تمرین نشان می دهد که در این صورت ولتاژ الکترود کنترل به صفر نزدیک می شود و به شدت به مقاومت بار و مشخصه ولتاژ سوئیچ بستگی دارد. این به دلیل کل سیستم فعل و انفعالات گیت، تخلیه و منبع ترانزیستور است. این مشکلی را برای عملکرد حالت وقفه ایجاد می کند.
به عنوان راه حلی برای این مشکل، مدارهای مختلفی ساخته شده اند که ولتاژی را که بین کانال و گیت جریان می یابد، تثبیت می کنند. علاوه بر این، با توجه به خواص فیزیکی، حتی یک دیود را می توان در این ظرفیت استفاده کرد. برای انجام این کار، باید در جهت جلوی ولتاژ مسدود کننده قرار گیرد. در صورت ایجاد شرایط لازم، دیود بسته می شود و اتصال p-n باز می شود. به طوری که وقتی ولتاژ سوئیچ تغییر می کند، باز می ماند و مقاومت کانال آن تغییر نمی کند، بین منبع و ورودی کلید، می توانیدمقاومت با مقاومت بالا را روشن کنید. و وجود خازن روند شارژ مخازن را به میزان قابل توجهی سرعت می بخشد.
محاسبه کلید ترانزیستور
برای درک، مثالی از محاسبه می زنم، می توانید داده های خود را جایگزین کنید:
1) کلکتور-امیتر - 45 ولت. اتلاف توان کل - 500 مگاوات. جمع کننده-امیتر - 0.2 V. فرکانس محدود کننده عملکرد - 100 مگاهرتز. پایه امیتر - 0.9 V. جریان کلکتور - 100 میلی آمپر. نسبت انتقال فعلی آماری – 200.
2) مقاومت 60 میلی آمپر: 5-1، 35-0، 2=3، 45.
3) رتبه مقاومت کلکتور: 3.45\0.06=57.5 اهم.
4) برای راحتی، مقدار 62 اهم را می گیریم: 3، 45\62=0، 0556 mA.
5) جریان پایه را در نظر می گیریم: 56\200=0.28 mA (0.00028 A).
6) مقدار مقاومت پایه: 5 - 0، 9=4، 1V.
7) مقاومت پایه مقاومت را تعیین کنید: 4, 1 / 0, 00028 \u003d 14, 642, 9 Ohm.
نتیجه گیری
و در نهایت، در مورد نام "کلیدهای الکترونیکی". واقعیت این است که وضعیت تحت تأثیر جریان تغییر می کند. و او چه چیزی را نمایندگی می کند؟ درست است، کل هزینه های الکترونیکی. نام دوم از اینجا آمده است. همین. همانطور که می بینید، اصل کار و ترتیب سوئیچ های ترانزیستور چیز پیچیده ای نیست، بنابراین درک این کار امکان پذیر است. لازم به ذکر است که حتی نویسنده این مقاله نیز نیاز به استفاده از منابع مرجع برای تجدید حافظه خود داشته است. بنابراین، اگر در مورد اصطلاحات سؤالی دارید، پیشنهاد می کنم در دسترس بودن فرهنگ لغت فنی را به یاد بیاورید و فرهنگ جدیدی را جستجو کنید.اطلاعات در مورد سوئیچ های ترانزیستور وجود دارد.
