Передаточная характеристика

Основной статической характеристикой ключа является передаточная характе­ристика, представляющая собой зависимость выходного напряжения от входного напряжения . Ее можно построить, совместив выходные и входные характеристики, как это показано на рис. 8.5 для случая . Затем в системе координат следует провести нагрузочную линию и точки ее пересечения (А, В, С, D) с выходными характеристиками перенести в систему ко­ординат , построив таким образом управляющую характеристику. После этого надо точки перенести на входную характеристику, получив точ­ки . И наконец, в системе координат построить переда­точную характеристику по точкам . Аналогичным образом строит­ся передаточная характеристика при наличии внешней нагрузки.

При последовательном включении ключей, когда выходное напряжение предыду­щего ключа является входным для последующего, уровни логического нуля и логи­ческой единицы определяют путем совмещения передаточных характеристик, как это показано на рис. 8.6. Здесь передаточная характеристика последующего ключа 2 отложена в зеркальном отображении и повернута на 90° относительно передаточ­ной характеристики предыдущего ключа 1. Точки пересечения характеристик А и В характеризуют режим работы ключей в открытом и закрытом состояниях.

Помехоустойчивость ключа

Помимо управляющего сигнала на входе ключа может появиться напряжение помехи, которое либо повышает, либо понижает входное напряжение. Если на входе действует напряжение U⁰, то опасны помехи, имеющие положительную по­лярность. Если на входе действует напряжение U¹, то опасны помехи, имеющие отрицательную полярность. Помехоустойчивость принято оценивать максималь­но допустимыми величинами напряжений отпирающей и запирающей помех и . Эти напряжения указаны на рис. 8.7.

Пороговые напряжения и определяются точками С и D, в которых выполня­ется условие . Эти точки называются точками единичного усиления.

Для оценки помехоустойчивости может быть использован так называемый коэффи­циент помехоустойчивости и где . Для повыше­ния помехоустойчивости необходимо уменьшать ширину области переключения, равную разности и , и увеличивать размах сигнала U_л .. В идеальном слу­чае выполняются условия , , тогда .

Быстродействие ключа

Быстродействие ключей на биполярных транзисторах определяется инерционно­стью процессов, связанных с накоплением и рассасыванием избыточных зарядов, вследствие чего невозможен мгновенный переход транзистора из одного состоя­ния в другое. Временные диаграммы, иллюстрирующие переходные процессы в транзисторном ключе при его включении и выключении, представлены на рис. 8.8. В этом случае быстродействие электронных ключей оценивают средним временем задержки распространения сигнала где время задерж­ки распространения при переходе выходного напряжения от к ; — время задержки распространения при переходе выходного напряжения от к .

Задержки и отсчитывают по уровню, соответствующему половине пере­пада .

Повышение быстродействия электронных ключей достигается путем уменьшения времени жизни неравновесных носителей заряда, что происходит при введении в базу транзистора примеси золота. Более эффективным методом повышения быс­тродействия является шунтирование коллекторного перехода диодом Шотки.