|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы При управляющем напряжении Иупр = -Е транзистор заперт, Ts открыт и аналоговый ключ разомкнут (Tj и заперты). Ключ будет замкнут при одновременной подаче отрицательного напряжения на затвор р-канального МОП-транзистора и положительного напряжения на затвор п-канального МОП-транзистора Та. Такое состояние ключа будет при подаче управляющего напряжения Uyv = +£• Диапазон изменения входного напряжения для рассматриваемого ключа =+£• При Ывх = 0 напряжение затвор-исток Л щт, =-Е, а напряжение затвор-исток транзистора Т2 ит, == +Е. Транзисторы Ti и Т2 открыты, а прямое сопротивление замкнутого ключа Rup равно параллельному соединению сопротивлений открытых транзисторов. Когда «вх = +Е, транзистор Т2 заперт, так как напряжение щ„г, = О, а транзистор Ti открыт под действием напряжения "зи7, = -2. Прямое сопротивление ключа Rap определяется сопротивлением полностью открытого транзистора Ti и примерно равно сопротивлению ключа при Ывх = 0. Аналогично, при Ывх = = -Е транзистор Ti заперт, а транзистор Т2 открыт под действием напряжения «зиГг = -\-2Е и прямое сопротивление остается примерно прежним. Таким образом, изменение входного напряжения wbx влияет на сопротивление каналов транзисторов Ti и Т2 противоположным образом, и в результате прямое сопротивление ключа 7?„р меняется в небольших пределах. При соответствующем подборе транзисторов ключа и изменениях входного сигнала в диапазоне+£ постоянство прямого сопротивления ключа может быть достигнуто с точностью ±10%. Рассматриваемая схема позволяет также уменьшить и ошибки, связанною с прохождением перепадов управляющих напряжений через паразитные емкости в сигнальную цепь. Это объясняется тем, что управляющее напряжение на затворах обоих ключевых транзисторов имеет протиюположные знаки и прохождение фронтов его в нагрузку в значительной степени компенсируется. Ключи на МОП-транзисторах выпускаются промышленностью в виде интегральных микросхем. На рис. 3.20, а, б приведены принципиальные схемы пяти канального переключателя напряжения типа 190КТ1 и сдвоенного двухканального переключателя типа 190КТ2. Эти ключи могут коммутировать напряжение до 25 В. Прямое сопротивление отдельного ключа для микросхемы 190КТ1 равно 300 Ом при напряжении = -20 В, а для микросхемы 190КТ2 - 50 Ом. Ток утечки закрытого канала каждого ключа не превышает 50 нА. Четырехканальиый переключатель напряжения типа 168КТ2 {рис. 3.21) имеет следующие параметры: прямое сопротивление отдельного ключа при напряжении Wg„ = -15 В не превышает 100 Ом; ток утечки закрытого канала порядка 20 нА; напряжение отсечки находится в пределах -3 ч- -6 В; время включения ключа не превышает 0,3 мкс, а время выключения не более 0,7 мкс. Схемы рассмотренных ключей не имеют формирователей управляющих напряжений и поэтому их не применяют в устройствах, где совместно используются низкоуровневые логические схемы (например, ТТЛ-схемы). В микросхеме 143К.Т1 (рис. 3.22) этот недостаток устранен. Каждый канал двухканального переключателя напряжения 143КТ1 содержит ключ на МОП-транзисторе р-типа и схему управления. Схема управления выполняет функции согласования уровней 7о-По- So-По- За-7о- 2о-8о- /о-Wo~ Г2о- Рис. 3.20. Принципиальные схемы интегральных переключателей напряжения: с -типа 190КТ1, б -типа 190КТ2 5о-Jo- Рис. 3.21. Принципиальная схема интегрального переключателя напряжения 168КТ2 "ех. ❖ о- Вых, -о8 Вых, Рис. 3.22. Функциональная схема интегрального двухканального переключателя напряжения 143КТ1 выходных напряжений ТТЛ-схем и входных напряжений МОП-транзисторов. Примерами ключей, выполненных на КМОП-транзисторах, являются интегральные микросхемы 176КТ1, 564КТЗ (четырехканальные ключи) [63, 70]. Каждый ключ выполнен в виде параллельного соединения МОП-транзисторов различной проводимости (см. рис. 3.19), поэтому сопротивление замкнутого ключа почти не зависит от уровня коммутируемого сигнала. § 3.3. МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ Мультиплексоры предназначены для коммутации аналоговых сигналов с одного из нескольких входов на один выход (рис. 3.23, а). Как правило, они должны коммутировать входные сигналы с высокой точностью и надежностью при определенной скорисги сыиирли канала входного сигнала. При этом влия.чие отключенных каналов на значение выходного сигнала должно быть минимальным. Уровень входных сигналов, диапазон их изменения, число каналов предъявляют специфические требования к проектированию мультиплексоров. Мультиплексор состоит из набора аналоговых ключей, подсоединенных к общей выходной шине, и схемы управления (рис. 3.23, б). В состав схемы управления, как правило, входят дешифратор и формирователь сигналов управления ключами. На вход схемы управления }--@-ЧГГУ-\Щ Входные! ~\ MS сигналы 3:2-  Выход тттг Адресные Входы а) Выход JTJJ1 Цифробоилараллельныи • % Рис. 3.23. Схемы мультиплексора напряжения: а - обобщенная, б - функциональная подаются цифровые сигналы в виде параллельного кода (код номера канала). Выходную шину можно отделить от нагрузки буферным каскадом на ОУ, работающим в режиме повторителя напряжения, который обеспечивает высокое входное сопротивление в точке соединения выходов ключей и низкое выходное сопротивление мультиплексора. Выбор типа ключа существенно зависит от уровня коммутируемого сигнала. Так, при входном напряжении, изменяющемся от единиц до десятков вольт, используются ключи напряжения на биполярных и полевых транзисторах. Особенно широко распространены ключи на МОП-транзисторах, так как схемы управления ими получаются наиболее простыми. Для переключения напряжения высокого уровня (вплоть до сотен вольт) применяют аналоговые ключи (диодные и транзисторные), работающие в режиме переключения тока. На рис. 3.24 приведена функциональная схема мультиплексора напряжения о токовыми ключами, в котором для преобразования тока /вх в напряжение используется ОУ в инверсном включении («вых = -/bxi)-Особенностью токовых ключей является низкое коммутируемое напряжение (близкое к нулю) и небольшие перепады управляющего напряжения (от нуля до напряжения отсечки). Поэтому токовые ключи 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 |