|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы управляющего напряжения диод открыт и практически не влияет на работу схемы. Включение конденсатора С ускоряет процесс перезаряда емкостей затвор-исток и затвор-сток и тем самым сокращает время отпирания транзистора. Однако емкость С существенно нагружает источник коммутируемого сигнала. Рассмотрим разновидности ключей на полевых транзисторах. На рис. 3.14 приведена схема ключа, где потенциалы затвора и стока тфавниваются с помощью резистора R. При запертом диоде ток через о и.  Рис. 3.14. Схема ключа со стабилизацией напряжения затвор-канал с помощью резистора Рис. 3.15. Схема ключа на «-канальном полевом транзисторе с управлением от типовых логических схем резистор Практически отсутствует, потенциалы затвора и стока равны между собой, канал транзистора полностью открыт. Когда транзистор заперт, через резистор Rb цепь управления проходит ток, нагружаю-цщй источник входного сигнала. Это является существенным недостатком схемы. Как уже отмечалось, для управления ключами на полевых транзисторах необходимы большие перепады управляющего напряжения. Ключами можно управлять от типовых логических схем на биполярных транзисторах, если использовать буферные каскады. На рис. 3.15 приведена схема ключа прерывателя [40], управление которым осуществляется с помощью буферного каскада, выполненного на транзисторе Ti. При низком уровне управляющего напряжения транзистор Ti насыщен, а полевой открыт. Диод Д заперт и потенциал затвора транзистора зафиксирован на уровне wx- Когда на входе действует высокий уровень управляющего напряжения, транзистор заперт, диод Д открыт, а полевой транзистор Tz переведен в запертое состояние под действием напряжения Е. Схема управления полевым транзистором с р-п-переходом, использующая КМОП-транзисторы, приведена на рис. 3.16. Положительный управляющий сигнал f/ynp открывает п-канальный транзистор я закрывает р-канальный транзистор Га. Отрицательное напряжение Е через небольшое сопротивление открытого транзистора поступает на затвор ключевого транзистора Tz и закрывает его. При отрицательном управляющем напряжении f/ynp транзистор закрыт, а Tz открыт. При этом затвор и исток ключевого транзистора Tz оказы- ваются соединенными между собой через малое сопротивление проводящего канала транзистора Тг, что-обеспечивает полное отпирание транзистора и исключает модуляцию сопротивления канала напряжением затвор-исток. Аналоговые ключи на МОП-транзисторах. Эти ключи отличаются от ранее рассмотренных аналоговых ключей на биполярных и полевых транзисторах простотой схемы управления и более высокой степенью интеграции. МОП-транзисторы могут быть с индуцированными и встроенными каналами и иметь проводимость канала п- или р-типа. II и" Рис. 3.16. Ключ на п-канальном полевом транзисторе со схемой управления на КМОП-транзис-торах Рис. 3.17. Схема ключа ня МОП-транзисторе с индуцированным каналом р-типа Большинство выпускаемых интегральных микросхем на МОП-структурах основано на МОП-транзисторах с индуцированным каналом /?-типа. В отличие от полевых транзисторов с управляющим р-п-пере-ходом МОП-транзисторы, имея изолированный затвор, сохраняют высокое входное сопротивление (10-10* Ом) независимо от значения и полярности входного напряжения на затворе. На рис. 3.17 приведена схема простейшего ключа напряжения на МОП-транзисторе с индуцированным каналом р-типа. Управляющее напряжение подается непосредственно на затвор. Транзистор будет заперт, если напряжение затвор-исток = "упр-«вх превышает напр${жение отсечки t/ото- Для МОП-транзисторов р-типа отрицательное напряжение отсечки составляет единицы вольт (-Зч-~-6 В). Токи утечки запертого транзистора малы (единицы и десятки наноампер), а поэтому выходное напряжение Ывь1х = 0. Для полного отпирания транзистора необходимо, чтобы потенциал затвора был ниже потенциала истока не менее чем на Ua- Выходное напряжение замкнутого ключа Ывых = «bxRh/(Z?h +/?пр). где 7?пр - сопротивление проводящего канала транзистора. Рассматриваемый ключ может коммутировать как положительное, так и отрицательное входное напряжение. Существенным недостатком данного ключа является зависимость сопротивления Z?np от значений напряжения затвор-исток. На рис 3.18 приведена типовая зависимость сопротивления /?пр от на- пряжения затвор-исток транзистора р-типа проводимости. Сопротивление /?пр достигает наименьшего значения при максимальном по абсолютному значению напряжении на затворе, которое ограничивается допустимым межэлектродным напряжением. При изменении напряжения меняется значение напряжения затвор-исток, что и приводит к модуляции проводимости канала входным сигналом и возникновению дополнительных ошибок в передаче сигнала на нагрузку. Уменьшить это влияние можно, увеличивая сопротивление нагрузки Rsi-  Рис. 3.18. Зависимость прямого сопротивления МОП-транзистора от напряжения затвор-исток 6-е J- Рис. 3.19. Схема ключа на КМОП-транзисторах Необходимо также отметить, что напряжение, приложенное к подложке, существенно влияет на проводимость канала МОП-транзистора. Повышение напряжения смещения подложки при постоянном напряжении на затворе приводит к уменьшению проводимости канала. Для транзисторов с проводимостью р-типа напряжение подложки должно превышать напряжение на стоке (истоке). Быстродействие ключей на МОП-транзисторах, как и ключей на полевых транзисторах с управляющим р-п-переходом, определяется процессами перезаряда нагрузочной емкости и межэлектродных емкостей транзистора. Здесь также имеет место прохождение сигналов из цепи управления на выход ключа. На рис. 3.19 приведена схема ключа на комплементарных МОП-транзисторах (КМОП), позволяющая существенно уменьшить влияние изменения входного аналогового напряжения на величину прямого сопротивления замкнутого ключа [40, 70]. Непосредственно ключ содержит два параллельно включенных транзистора Ti и с индуцированными каналами различных типов проводимости (один с р-, а другой с п-каналом). МОП-транзистор с п-каналом в основном аналогичен МОП-транзистору с р-каналом, если полярности всех напряжений изменить на противоположные. Управление ключом осуществляется с помощью инвертора, выполненного на КМОП-тран-зисторах Тз и Т. Инвертор потребляет мощность только в процессе переключения из одного статического состояния в другое. В статических состояниях один из транзисторов заперт. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 |