Сопротивление запирающего

где ei<2(t) — источник ЭДС, к которому подключена обмотка; Ri,2-~активное сопротивление замкнутого контура обмотки;

полагается, что сопротивление разомкнутого ключа бесконечно велико, а сопротивление замкнутого ключа равно нулю. В реальных ключах токи, а также уровни выходного напряжения, соответствующие состояниям«Включено» — «Выключено», зависят от типа и параметров применяемых активных элементов и переход из одного состояния в другое происходит не мгновенно, а в течение вре-

Пример 26. Перпендикулярно равномерному и неизменному во времени магнитному полю ( 2.8) индукции 5 = 1,5 Т расположен прямой провод длиной / = 0,5 м. Гибкими проводниками он соединен с нагрузкой jRH. Полное сопротивление замкнутого контура R = 20 Ом. Рассмотреть, что будет происходить при движении провода.

Гораздо опаснее механическая связь замкнутых контактов с кулачковым механизмом. Часто при механических воздействиях на кулачковый механизм меняется контактное сопротивление замкнутого контакта, что приводит к недопустимым изменениям параметров коммутируемой цепи. Учитывая это, при конструировании переключателей со стыковыми контактами необходимо принимать

При «вх = 0 напряжение затвор—исток Tt uaarl — —Е, а напряжение затвор—исток транзистора Т2 мзиг, = -\-Е. Транзисторы TI и Т2 открыты, а прямое сопротивление замкнутого ключа Rnp равно параллельному соединению сопротивлений открытых транзисторов. Когда мвх = +Е, транзистор Т2 заперт, так как напряжение илат, = 0, а транзистор TI открыт под действием напряжения изи/, = —2?. Прямое сопротивление ключа Rnp определяется сопротивлением полностью открытого транзистора TI и примерно равно сопротивлению ключа при «вх = 0. Аналогично, при мвх = = —Е транзистор Tt заперт, а транзистор Т2 открыт под действием напряжения ишТ, = +2Е и прямое сопротивление остается примерно прежним.

Примерами ключей, выполненных на КМОП-транзисторах, являются интегральные микросхемы 176К.Т1, 564КТЗ (четырехканальные ключи) [63, 70]. Каждый ключ выполнен в виде параллельного соединения МОП-транзисторов различной проводимости (см. 3.19), поэтому сопротивление замкнутого ключа почти не зависит от уровня коммутируемого сигнала.

токов утечки на примере схемы, приведенной на 3.23, б. Токи утечки /Ут будут замыкаться на землю через прямое сопротивление замкнутого ключа, выходное сопротивление источника входных сигналов и входное сопротивление ОУ, создавая на входе усилителя падение напряжения Аи, которое для открытого канала эквивалентно статической помехе (на 3.23, б показано направление токов утечки для замкнутого ключа Кл^. Напряжение Дм = R3K(n—1)/Ут, где R3K = (Япр + /?„)/? ВХ/(ЯП1> + --/?„ + /?в х)> п — количество каналов. Обычно #вх > /?„ > А'Пр, поэтому RaK ж Ra. Если использовать, например, интегральные ключи 190К.Т1, у которых ток утечки /Ут = 50 нА при 25° С, то для 10-ка-нального мультиплексора при R}1 — = 10 кОм погрешность Аи = 4,5 мВ. С ростом температуры на 10°С эта погрешность удваивается. Если /?ималб, то погрешность, обусловленная токами утечки, будет ничтожно малой.

Быстродействие мультиплексоров определяется скоростью переключения используемых ключей и длительностью стадий перезаряда паразитных емкостей схемы. На быстродействие существенно влияют суммарная паразитная емкость Сиар, образованная в точке соединения всех ключей, и входная емкость Свх ОУ ( 3.23, б). Перезаряд этих емкостей протекает через сопротивление замкнутого ключа ??пр и выходное сопротивление Ra. Длительность стадий перезаряда определяется постоянной времени т — (Rw + Rnp) (Спар + СВх). Применение ОУ на выходе мультиплексоров может также ограничивать их быстродействие, если ОУ имеет время установления больше, чем постоянная времени т. Для ключей, применяемых в мультиплексорах, необходимо выполнение следующего условия: время включения ключа должно превышать время выключения. При невыполнении этого условия возможно закорачивание между собой отдельных источников входного сигнала.

Некоторое отличие заключается в площадях этих переходов, а следовательно, и в падениях напряжений на них. Разность напряжений на переходах создает напряжение смещения. Кроме того, следует учитывать различие токов в переходах, что также влияет на напряжение смещения. Это напряжение смещения для ключей на одиночных транзисторах составляет 0,1...0,2В, а сопротивление замкнутого ключа колеблется от 10 до 100 Ом. Время переключения зависит от степени насыщения и для высокочастотных транзисторов с тонкой базой обычно не превышает 0,1 мкс.

Ключи на полевых транзисторах с управляющим /^-«-переходом входят в состав микросхем ряда серий: 284, КР504 и др. Так, например, микросхема 284 КН1 содержит три ключа на полевых транзисторах с управляющим /?-л-переходом и каналом «-типа. Каждый ключ имеет следующие параметры: сопротивление замкнутого ключа 250 Ом, ток утечки ЮнА, максимальная частота коммутации 1 МГц.

3.42. Сопротивление замкнутого улучшенного аналогового КМОП-ключа типа 4066; обратите внимание на изменение масштаба но сравнению с 3.41.

При длительном бездействии селеновые элементы серии А расфор-мовываются, при этом значительно уменьшается сопротивление запирающего слоя. В результате обратный ток может превысить допустимый в 5—10 раз и перегреть элемент.

вызывает большой ток, так как потенциальный барьер невелик (0,35 В в германиевом и 0,6 В в кремниевом р-и-переходах). В результате действия внешнего поля в прямом направлении в области р-п-псрехода происходит перераспределение концентрации носителей заряда. Дырки р-области и электроны n-области диффундируют в глубь р-п-перехода и рекомбинируют там. Ширина перехода при этом уменьшается, вследствие чего снижается сопротивление запирающего слоя.

Будем по-прежнему считать, что сопротивление запирающего слоя много больше сопротивления объемов р- и re-областей и по-

Оговорим условия решения этого уравнения. Будем считать ширину запирающего слоя весьма малой (I ->• 0) так, что границе запирающего слоя с га-областью соответствует координата х = 0. Пренебрежем возможной генерацией и рекомбинацией носителей в переходе. Положим пределы изменения напряжения U такими, что всегда инжекция будет характеризоваться низким уровнем (б «^ 1) и, следовательно, га-область электрически нейтральна. По-прежнему будем полагать, что сопротивление запирающего слоя много больше объемных сопротивлений р- и га-областей и, следовательно, внешнее напряжение U почти полностью падает на переходе.

При подключении внешней батареи в прямом направлении потенциальный барьер снижается, сопротивление запирающего слоя уменьшается и через переход течет ток, обязанный перемещению электронов в металл. При подключении обратного напряжения потенциальный барьер повышается, но под действием увеличившегося поля на переходе возможно движение дырок в металл. Этот ток мал, так как концентрация неосновных носителей в ге-по-лупроводнике невелика. Таким образом, такой переход также обладает униполярными — выпрямляющими свойствами.

Будем по-прежнему считать, что сопротивление запирающего слоя много больше сопротивления объемов р- и re-областей и по-

Оговорим условия решения этого уравнения. Будем считать ширину запирающего слоя весьма малой (I ->• 0) так, что границе запирающего слоя с га-областью соответствует координата х = 0. Пренебрежем возможной генерацией и рекомбинацией носителей в переходе. Положим пределы изменения напряжения U такими, что всегда инжекция будет характеризоваться низким уровнем (б «^ 1) и, следовательно, га-область электрически нейтральна. По-прежнему будем полагать, что сопротивление запирающего слоя много больше объемных сопротивлений р- и га-областей и, следовательно, внешнее напряжение U почти полностью падает на переходе.

При подключении внешней батареи в прямом направлении потенциальный барьер снижается, сопротивление запирающего слоя уменьшается и через переход течет ток, обязанный перемещению электронов в металл. При подключении обратного напряжения потенциальный барьер повышается, но под действием увеличившегося поля на переходе возможно движение дырок в металл. Этот ток мал, так как концентрация неосновных носителей в ге-по-лупроводнике невелика. Таким образом, такой переход также обладает униполярными — выпрямляющими свойствами.

поля запирающего слоя Е'к = Ек — Епр ( 32, б). В переход с двух сторон начинают поступать электроны и дырки диффузионного тока, вследствие чего сопротивление запирающего слоя уменьшается.

Прямой ток, как видно из (1.10), зависит от приложенного напряжения. Даже небольшое напряжение, приложенное к р-п-переходу, вызывает большой ток, так как потенциальный барьер невелик (0,35 В в германиевом и 0,6 В в кремниевом p-n-переходах). В результате действия внешнего поля в прямом направлении в области р-п-перехода происходит перераспределение концентрации носителей заряда. Дырки р-области и электроны n-области диффундируют вглубь р-п-перехода и рекомбинируют там. Ширина перехода при этом уменьшается, вследствие чего снижается сопротивление запирающего слоя.