Ключи с динамической нагрузкой

В таких ключах вместо резистора R_c в цепь стока включают нагрузочный транзи­стор. На практике применяют три варианта включения нагрузочного транзисто­ра (рис. 8.11).

В схеме, показанной на рис. 8.11, а, в качестве нагрузочного транзистора VT₂ при­менен транзистор с индуцированным каналом при соединении затвора со стоком. В этом случае выполняется условие .

На рис. 8.12 приведены выходные характеристики транзистора VT₂, на поле ко­торых проведены линия 1, соответствующая условию при . Она соединяет точки перехода от линейного режима к режиму насыщения.

Линия 2 соответствует условию при ,то есть является вольт-амперной характеристикой транзистора VT₂. При условии она сдвинута относительно начала координат на величину порогового на­пряжения U_пор2 нагрузочного транзистора. Для определения уровней логическо­го нуля и логической единицы необходимо на поле выходных характеристик VТ₁ построить вольт-амперную характеристику транзистора VT₂ (рис. 8.13), точки пересечения которой с выходными характеристиками транзистора VT₁ опреде­ляют уровни логического нуля и единицы на выходе ключа. Для уменьшения остаточного напряжения применяют нагрузочный транзистор VT₂ с меньшей крутизной, чем у активного транзистора VT₁. В этом случае нагрузочная линия идет более полого и точка В', определяющая величину остаточного напряжения, сдвигается влево.

В схеме, показанной на рис. 8.11, б, в качестве нагрузочного транзистора VT₂ приме­нен транзистор со встроенным каналом при соединении затвора с истоком ( ). В этом случае для определения режима работы VT₁ необходимо на поле его выход­ных характеристик построить выходную характеристику VT₂ при (рис. 8.14).

В схеме, показанной на рис. 8.11, в, в качестве нагрузочного применен транзистор с каналом, тип электропроводности которого противоположен типу проводимости активного транзистора. Такая пара транзисторов называется комплементарной. В этой схеме входное напряжение управляет как активным транзистором, так и на­грузочным. Если , то транзистор VT₁ закрыт, a VT₂ открыт, при этом на выходе схемы устанавливается высокий уровень напряжения. Если , то открывается транзистор VT₁, а транзистор VT₂ закрывается, при этом на выходе схемы устанавливается низкий уровень напряжения. В том и другом случаях прак­тически отсутствует потребление тока от источника питания. Лишь при переходе схемы из одного состояния в другое, когда один из транзисторов еще не полностью открылся, а второй не полностью закрылся, существует цепь для протекания тока.

Для определения режима работы такой схемы необходимо на поле выходных харак­теристик транзистора VT₁ построить две нагрузочные линии: одну для открытого состояния VT₂, другую для закрытого (рис. 8.15). На том же рисунке представлен график зависимости потребляемого тока от входного напряжения , из которого следует, что потребление тока происходит в основном при переключении ключа из одного состояния в другое, то есть такие ключи отличаются высокой эконо­мичностью. Достоинством ключей на комплементарных транзисторах является также то, что они обладают более высоким быстродействием, так как в них заряд и разряд паразитной емкости С_о протекают в одинаковых условиях, поэтому .