электронные ключи. Электронные ключи. Министерство образования рф
 Скачать 0.73 Mb.
|
|
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА И.А. Кудрявцев, В.Д. Фалкин ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ САМАРА 2002 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА И.А. Кудрявцев, В.Д. Фалкин ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ Учебное пособие САМАРА 2002 УДК 621.396.6 Кудрявцев И.А. Фалкин В.Д. Электронные ключи: Учеб. пособие. Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 2002. 24с. Рассмотрены вопросы проектирования цифровых и аналоговых электронных ключей на базе биполярных, полевых и IGBT транзисторов. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 200800 -Конструирование и технология производства радиоэлектронной аппаратуры, а также может быть полезно студентам других радиотехнических специальностей. Табл. 1, Ил. 14. Библиогр.: 4 назв. Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королева Рецензент: к.т.н., доцент М.Н. Пиганов Самарский государственный аэрокосмический университет, 2002 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время наметилась вполне определенная тенденция к отказу от чисто аналоговых схем и переходу к цифровым с широким применением микропроцессорной техники. Цифровая обработка сигналов дает широкие преимущества в смысле гибкости решений, технологичности конструкций, экономии энергопотребления. В схемотехническом плане в основе цифровой техники, а также значительного количества так называемых импульсных устройств лежат электронные ключи. Технические реализации цифровых схем, в которых сигналы представлены дискретно квантованными уровнями напряжения (тока), основаны на использовании электронных коммутаторов напряжения (тока), называемых электронными ключами. В качестве нелинейных приборов с управляемым сопротивлением в электронных ключах используются полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы, фототранзисторы, тиристоры, оптроны, электронные лампы. Аналогично механическим ключам (рубильникам), естественно характеризовать электронный ключ сопротивлением в открытом и закрытом состоянии, предельными значениями коммутируемого тока и напряжения, временными параметрами, описывающими скорость переключения из одного состояния в другое. Следует отметить, что электронные ключи, в отличие от механических, чаще всего не являются двунаправленными, т.е. коммутируют ток и напряжение одного знака. Следует различать аналоговые электронные ключи, предназначенные для передачи аналогового сигнала с минимальными искажениями, и цифровые ключи, обеспечивающие формирование бинарных сигналов. Аналоговые ключи лежат в основе всевозможных коммутаторов сигналов, нашедших широкое применение в технике аналого-цифрового преобразования. Несмотря на сходство в функциональном плане между цифровыми и аналоговыми ключами, требования к последним существенно отличаются от требований к цифровым ключам, что приводит совершенно к другим соображениям, по которым следует разрабатывать аналоговые ключи. 1Цифровые электронные ключи1.1Диодные электронные ключиВ диодных ключах используется зависимость сопротивления диода от величины и знака приложенного напряжения. Известно, что ток диода определяется выражением:  , где  - температурный потенциал (26 мВ при 298К),  - коэффициент, учитывающий влияние поверхностных токов утечки германиевых, и генерации-рекомбинации в p-n переходах кремниевых диодов ( - 1.2…1.5,  - 1.2…2). Тепловой ток диода практически не зависит от приложенного к диоду напряжения и определяется электрофизическими свойствами полупроводника и температурой его нагрева  , где  - константа, определяемая материалом полупроводника и концентрациями примесей,  - контактная разность потенциалов. С учетом активного сопротивления р и n областей активное сопротивление диода равно: .При достаточно больших напряжениях  (единицы-десятки ом), при обратно смещенном переходе  (десятки-сотни килоом).Эквивалентная схема диода представлена на рис.1. Инерционность ключа определяется процессами накопления неосновных носителей в области p-n перехода, емкостью p-n перехода, емкостью между выводами и индуктивностью выводов. Основным справочным параметром, определяющим быстродействие диода, является время восстановления обратного сопротивления.
На основе диодных ключей можно строить различные логические элементы (рис.2).  Рисунок 2 - Пример логических схем на основе диодных ключей Электронные ключи на основе диодов являются пассивными структурами, что приводит к ослаблению сигнала при прохождении таких ключей, что особенно заметно при построении многоступенчатых структур. Инерционность диодных ключей обусловлена накоплением неосновных носителей в области p-n перехода, емкостью p-n перехода, емкостью и индуктивностью выводов. Кроме перечисленных параметров, имеют значение также индуктивность и емкость нагрузки, а также монтажные емкости. В справочниках на дискретные диоды чаще всего указывается время обратного восстановления (восстановления обратного сопротивления), обусловленное диффузионным движением неосновных носителей. Для уменьшения этого времени могут использоваться создание ловушек, способствующих рекомбинации неосновных носителей или создание неоднородной концентрации примесей (диоды с накоплением заряда). Диодные ключи чаще всего используются в качестве вспомогательных узлов в цифровой и аналоговой технике. | ||||
