andrey

Путь к Файлу: /Разное / Аналоги / Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори.doc

Ознакомиться или скачать весь учебный материал данного пользователя
Скачиваний:   1
Пользователь:   andrey
Добавлен:   31.01.2015
Размер:   122.5 КБ
СКАЧАТЬ

ЛЕКЦІЯ №16

З ДИСЦИПЛІНИ „АНАЛОГОВІ ЕЛЕКТРОННІ ПРИСТРОЇ”

 

ТЕМА5. Аналогові ключі та комутатори.

 

ТЕМА ЛЕКЦІЇ 16.   Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори

 

Мета: Ознайомити курсантів із призначенням та основними параметрами аналогових ключів. Пояснити принцип побудови, класифікацію, засоби зменшення погрішностей діод них та транзисторних ключів напруги.

 

Література: [1] с. 222-236

Питання заняття та розподіл часу:

 

1. Призначення, класифікація та основні параметри аналогових ключів.(30хв)

2. Типові діодні та транзисторні ключі напруги. Схеми, принцип дії.    Засоби зменшення погрішностей (50 хв)

3. Багатоканальні комутатори. Структурні схеми, застосування на прикладі РЛС (10хв)

 

 

 

 

Аналогові комутатори являють собою набір аналогових ключів і пристрій керування і призначені для підключення до навантаження одного з джерел сигналів.

 

1. Призначення, класифікація та основні параметри аналогових ключів

Аналоговими ключами називають пристрої, що у відкритому стані передають сигнал у навантаження з мінімальними перекручуваннями, а в закритому відключають джерело сигналу від навантаження.

Аналоговий ключ містить ключовий елемент і схему керування. Як ключові елементи використовуються діоди, біполярні і польові транзистори.

По виду величини, що комутується, розрізняють ключі струму (мал.15.1,б и г) і напруги (мал.15.1,а і в). По способі сполуки ключового елемента з джерелом сигналу і навантаженням ключі поділяються на послідовні (мал.15.1,а), паралельні (мал.15.1,б), послідовно-паралельні (мал.15.1,в) і паралельно-послідовні (мал.15.1,г).

Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори
 

 

 

 

 

 

 


Основними параметрами аналогових ключів є статичні параметри, що характеризують точність передачі  напруги чи струму в навантаження, і динамічні параметри, що характеризують їхню швидкодію.

Статичні параметри характеризують ключ у замкнутому і розімкнутому стані.

У замкнутому стані ключ характеризується наступними параметрами:

1. Залишкова напруга (напруга зсуву) U0-напруга на замкнутому ключі при нульовому струмі через нього (рис 15.2,а).

2. Опір замкнутого ключа (прямий опір) який характеризує нахил його ВАХ у замкнутому стані.

3. Допустимий струм замкнутого ключа IДОП - максимальний струм , що здатний переключати даний ключ.

 

Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


У розімкнутому стані ключ характеризується наступними параметрами:

1. Тік витоку розімкнутого ключа IР при нульовій напрузі на ньому (рис 15.2).

2. Опір розімкнутого ключа який визначає нахил зворотної галузі ВАХ ключового елемента.

3. Допустима напруга UДОП максимальна допустима напруга на розімкнутому ключі

До динамічних параметрів  можна віднести:

1. Час включення tВКЛ і вимикання tВИмик – визначаються як затримка між моментом початку (закінчення) керуючого імпульсу UУ і моментом досягнення напругою (чи струмом) на навантаженні рівня 0.9 чи 0.1 від його значення Uм у сталому режимі (рис 15.3.)

2. Час установлення вихідного сигналу tУСТ визначається як час, у плині (течении) якого вихідний сигнал при переключенні досягає сталого значення з припустимою погрішністю ∆UВИХ.

Крім статичних і динамічних параметрів ключового елемента аналогові ключі характеризують також параметри ланцюга керування: струм витоку з ланцюга керування в сигнальний ланцюг, вхідні логічні рівні керуючої напруги й ін.

 

 

 

 

 

2. Типові діодні та транзисторні ключі напруги. Схеми, принцип дії. Засоби зменшення погрішностей

Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Діодні ключі напруги призначені для передачі тільки однополярної (позитивної) напруги. Управляюча напруга UУ подається на аноди діодів Д1 і Д2. Принцип дії ключа пояснюється тимчасовими діаграмами (рис 15.5).

Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Якщо UУ=U0У <UВХ, то діод Д1 закритий і вхідна напруга відключена від навантаження RН. Для забезпечення UВИХ=0 повинний бути закритий і діод Д2, для чого необхідно виконати умову U1У <0.

При U1У =U1У≥UВХ+UД1, де UД1-падіння напруги на відкритому діоді Д1, обидва діоди відкриті, напруга в т.А становить  UА=UВХ+UД1=UВИХ+UД2 і вихідна напруга

UВИХ=UВХ+UД1-UД2

До достоїнств діодного ключа напруги можна віднести простоту його схемного виконання, гарну температурну стабільність параметрів і високу швидкодію.

Основними недоліками ключа є порівняно велика погрішність передачі напруги, обумовлена розходженням падінь напруг UД1, UД2 на діодах Д1 і Д2 і їхня залежність від вхідної напруги, і вплив керуючого сигналу на вихідну напругу.

Розходження падіння напруг на діодах Д1 і Д2 викликані розходженням струмів I1 і I2 діодів, що залежать від вхідної напруги UВХ.

Зазначені недоліки значною мірою усунуті в балансовому диодном ключі напруги (мал.15.6).

Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Зменшення похибок передачі напруги у балансному ключі досягається завдяки тому, що за рахунок двохполярної керуючої напруги крізь усі відкриті діоди течуть значні струми тому вхідна напруга не суттєво впливає на їх перерозподіл.

Ключі напруги на біполярних транзисторах.

У таких ключах ,як правило, використовується режим насичення транзистора. Ключі виконуються як на одиничних транзисторах, так і на узгодженних парах назустріч-включених транзисторів, отримавших назву інтегральних преривачів. На рисунку 15.5 приведена схема послідовного ключа напруги на транзисторі, який включен по схемі з загальним емітером. До емітерного ланцюга підключено джерело вхідної напруги UВХ>0, а до колекторного навантаження RН. Ключ керується по базовому ланцюгу напругою Uу.

Якщо U1у> UВХ, тоді емітерний та колекторний переходи закриті. Робота точка на нагрузочній прямій знаходиться в положенні 1 (рис.15.6). Ключ розімкнут і струм нагрузки IН=IКБ0. Вихідна напруга UВИХ= IКБ0* RН є похибкою ключа у розімкнутому стані.

Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


При U0у<- UБЕ0 транзистор відкритий и насичений в базовому ланцюгу тече струм

Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори

Якщо струм IБ>IБКР=UВИХМАКС/bRН, тоды транзистор насичений. Робоча крапка на прямій навантаження знаходиться в положенні 2, ключ замкнутий і вихідна напруга ключа U’’ВИХ= UВХ- UКЕН.

 Основними недоліками транзисторного ключа напруги э великий струм утікання розімкнутого ключа IКБ0, та велике падіння напруги на замкнутому ключі UКЕН яка може составляти у сучасних транзисторів 0.1....0.2В.

Для зменшення цього недоліка використовують інверсне включення транзистора. Основні складові падіння напруги на відкритому та насиченому транзисторі показані на рис.15.8.

 

UКЕН= IКН rК.ОБ+ UКБ- UЕБ

 

Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутаториПри інверсному включенні транзистора різниця UЕБ - UКБ в значній мірі компенсується падінням напруги на опорі  rК.ОБ. При цьому напруга на замкнутому ключі UКЕН на превищує одиниць иілівольт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Багатоканальні комутатори. Структурні схеми, застосування на прикладі РЛС

Багатоканальні аналогові комутатори (аналоговий мультиплексор) являє собою пристрій з багатьма входами для аналогових сигналів та один вихід на який послідовно у часі можна подавати любий із вхідних сигналів.

До складу комутатора входить набір аналогових ключів, пристрій керування та вихідний согласуючий пристрій.

Аналогова часть комутатора може бути виконана на основі любого із розглянутих типів аналогових ключів. Специфічною умовою до аналогових ключів є те, що повинна виконуватися умова tВКЛ>tВИКЛ. У противному разі при переключенні можливе короткочасне замикання між собою окремих джерел сигналу.

В якості пристрою керування використовуються різні типи дешифраторів чи здвигаючих регистрів.

На виході комутатора вмикається буферний каскад, який є повторювачем напруги на ОП.

Один із можливих вариантів структурної схеми комутатора приведено на рисунку (рис.16.1).

Аналогові ключі напруги. Багатоканальні комутатори
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика