В усилительном каскаде используется непрерывный рабочий участок передаточной
характеристики между точками а и Ь. Входные и выходные сигналы могут принимать любые
значения в пределах этого участка и связаны друг с другом функциональной зависимостью
U
вых
=f(U
вх
). Очевидно, что любая «деформация» характеристики на участке а-Ь, по каким бы
причинам она ни произошла, будет непосредственно отражаться на указанной функциональной
зависимости и на работе схемы. Например, при одном и том же входном сигнале U
вхс
выходной
сигнал может принимать различные значения U
вых
. Отсюда следует, что усилительный каскад, а
значит, и аналоговые схемы чувствительны к разбросу параметров, к их температурному и
временному дрейфу, а также к шумам и наводкам. Последний вывод иллюстрируется на рис. 3.1
тем, что небольшие колебания напряжения ∆U
C
около точки С вызывают заметные изменения
выходного сигнала в соответствии с функцией U
вых
=f(U
вх
).
Внутри каждого класса электронных схем — цифровых и аналоговых — разумеется, имеет
место более детальная классификация, прежде всего по выполняемым функциям.
3.1.2. Статический режим простейшего биполярного ключа.
В статическом режиме ключа, т. е. в двух его устойчивых точках (А и В на. рис.3.1),
идеальными параметрами обладают металлические контакты, замыкаемые и размыкаемые
путем механического перемещения. У таких механических ключей остаточный ток в
разомкнутом состоянии определяется качеством изоляции и обычно не превышает 10
-12
А. В
замкнутом состоянии остаточное напряжение на контакте составляет доли микровольта при
токах порядка 1 мА. По этим параметрам механические ключи пока остаются вне
конкуренции.
Однако в динамическом режиме, т. е. при переключении из одной устойчивой точки в
другую, механические ключи значительно уступают электронным по максимальной частоте
переключений, надежности контакта и сроку службы. Эти показатели оказали решающее
влияние на замену механических ключей электронными в цифровых устройствах.
Рис.3.2. Простейший транзисторный ключ.
Рабочие точки. На рис. 3.2 показана схема простейшего транзисторного ключа. Транзистор
включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Управляемой (прерываемой) является коллекторная цепь
с источником питания Е
к
и нагрузкой в виде резистора R
K
. В управляющей (базовой) цепи включен
источник управляющего напряжения Е
б
и последовательное сопротивление R
6
.
Если напряжение Е
б
имеет отрицатель полярность, то эмиттерный переход смещен в
обратном направлении, транзистор заперт, и остаточный ток в цепи нагрузки очень мал.
Соответственно напряжение на ключе U
KЭ
близко к Е
к
.
Если напряжение Е
б
имеет положительную полярность и достаточно велико, то транзистор
открыт, в цепи нагрузки протекает ток 1
К
, и остаточное напряжение на ключе может быть
близким к нулю.
Из сказанного следует, что рассматриваемый ключ является инвертирующей схемой, так как
увеличение входного напряжения Е
б
от отрицательных значений к положительным
сопровождается уменьшением выходного напряжения U
кэ
от Е
к
до малого остаточного
напряжения.
Остаточный ток и остаточное напряжение - главные статические параметры ключа.
Рассмотрим их подробнее.
В запертом состоянии ключа, строго говоря, должно выполняться условие Е
6
≤ 0 . Однако
учитывая, что ток р - n перехода экспоненциально зависит от приложенного напряжения, для
каждого конкретного диапазона режимных токов можно определить достаточно резкую
границу области прямых смещений, при которых этим током можно пренебречь. Поэтому
кремниевый n-p-n транзистор ключа может считаться практически запертым, если Е
6
< (0,5-
34