Электронные ключи (триггеры)

Устройства импульсной техники.

Двухтактный трансформаторный каскад.

Двухтактный трансформаторный каскад – это схемы выходного усилительного каскада, собранные на двух транзисторах.

Двухтактный выходной усилительный каскад обладает такими свойствами, которые определяют его широкое применение в усилителях:

1. Так как гармоники обоих плеч в нагрузке компенсируются из за протекания токов в противоположных направлениях, то и ЭДС обмоток трансформатора направлены друг против друга. Это сильно снижает нелинейные искажения в режимах В и АВ, в которых велики уровни четных гармоник. Поэтому данная схема применима для этих режимов по сравнению с однотактной, в которой нелинейные искажения очень большие.

2. Результирующий ток не содержит постоянной составляющей, так как они тоже взаимокомпенсируются, а значит не происходит постоянного подмагничивания сердечника. Что позволяет выполнить сердечник выходного трансформатора без воздушного зазора и уменьшить его габариты и массу.

3. Двухтактная схема позволяет скомпенсировать влияние помех и фона переменного тока, создаваемого источником питания. Это позволяет упростить сглаживающие фильтры выпрямителей и допустить в них гораздо больший уровень пульсаций по сравнению с однотактным трансформаторным каскадом.

4. В общем проводе отсутствует ток первой гармоники, что исключает ОС между каскадами.

Достоинства двухтактной схемы могут быть реализованы только при полной симметрии обоих плеч, то есть одинаковых транзисторах с одинаковыми параметрами и характеристиками.

Энергетические показатели:

1. Коэффициент использования тока. В режиме В он составляет = 1, 57, то есть амплитуда полезного сигнала в 1,57 раз больше полезного сигнала. А в режиме А коэффициент использования тока = I1 / Iср меняется в зависимости от амплитуды входного сигнала, что изменяет положение рабочей точки на ВАХ.

2. Полезная мощность и КПД, которая равна Ро = 2 I кm Eк / п, п в = Р / Ро = 0,785 е, где е – коэффициент использования напряжения.

3. Мощность выделяемая на коллекторе – Рпл = 0,1 Ек /Rпл = Ркm

Для автоматизации электронной аппаратуры и перехода к цифровым методам передачи информации применяют ряд импульсных устройств, которые могут изготавливаться дискретно или на ИС. Большое распространение в аппаратуре электросвязи получили электронные ключи, триггеры и мультивибраторы.

Электронные ключи – устройства, предназначенные для коммутации цепей нагрузки под воздействием внешних управляющих сигналов.

Ключ может находиться в двух состояниях – в закрытом или открытом. Схемы электронных ключей должны удовлетворять следующие требования:

- малым сопротивлением в замкнутом состоянии;

- большим сопротивлением в разомкнутом;

- высоким быстродействием.

Для построения электронных ключей используются диоды, транзисторы, тиристоры и электронные лампы.

Транзисторные ключи строятся на биполярных и полевых транзисторах, включенных по схеме с ОЭ (ОС).

Принцип работы транзисторного ключа основан на работе усилительного элемента в импульсном режиме:

1) Если на вход транзистора подается входное напряжение ниже порогового, то транзистор закрыт и находится в точке А (режим отсечки), а выходное напряжение примерно равно выходной Е.

2) Если на вход транзистора подать напряжение больше порогового, то транзистор откроется (точка В) и он перейдет в режим насыщения, а выходное напряжение примерно будет равно 0.

Таким образом, можно сказать, что транзисторный ключ является инвертором (Uвх = 0, Uвых = 1; Uвх = 1, Uвых = 0).

Основным показателем электронного ключа является его быстродействие.

Быстродействие – это скорость перехода схемы из одного состояния в другое. Быстродействие ключа, как правило, зависит от переходных процессов, происходящих в транзисторах, которые обусловлены инерционностью самого транзистора и наличием паразитных емкостей. Вследствие чего выходные импульсы ключа сдвинуты относительно входных, а их фронт и срез имеют конечную длительность.

Где t з – время задержки за счет заряда входной емкости транзистора;

t ф – время фронта, изменяющееся за счет инерционности транзистора;

t р – время рассасывания НЗ в базе, которые скапливаются там пока резистор находится в режиме насыщения.

Повышение быстродействия ключа осуществляется изменением (коррекцией) схемы. Для этого параллельно базовому сопротивлению подключают форсирующую емкость Сф. В ИС быстродействие ключа достигается параллельным включением диода Шотки, который является безинерционным элементом, относительно коллекторного перехода транзистора.

Триггеры – устройства, имеющие два устойчивых состояния и скачкообразно меняющие свое состояние под воздействием входного сигнала.

В триггерах используется положительная обратная связь. По способам создания ПОС триггеры бывают симметричные и несимметричные.

В симметричном триггере используются коллекторно-базовые связи: сигнал с коллектора одного транзистора подается на базу другого. Параметры схемы при этом так же симметричны. В каждом из устойчивых состояний один транзистор находится в режиме насыщения (открыт), а другой в режиме отсечки (закрыт). Причем запертое состояние одного должно обеспечить условие насыщения другого, и наоборот.

Триггер с раздельным запуском используется для запоминания информации в качестве электронного коммутатора.

Запуск, при котором триггеры одновременно изменяют свое состояние на противоположное, называют счетными. Триггер с общим (счетным) запуском используется для запоминания информации и построения пересчетных устройств.

Несимметричный триггер называют триггером с эмиттерной связью.

Несимметричный триггер используется как формирователь импульсов, сравнивающее устройство и запоминающее устройство.

В настоящее время в технике связи используются триггеры в интегральном исполнении на логических элементах.

Дата добавления: 2014-01-06