Cuando se trabaja con circuitos complejos, es útil utilizar varios trucos técnicos que le permitan lograr su objetivo con poco esfuerzo. Uno de ellos es la creación de interruptores de transistores. ¿Qué son? ¿Por qué deben crearse? ¿Por qué también se les llama "llaves electrónicas"? ¿Cuáles son las características de este proceso y a qué debo prestar atención?
¿De qué están hechos los interruptores de transistor?
Están fabricados con transistores bipolares o de efecto de campo. Las primeras se dividen además en MIS y teclas que tienen una unión p-n de control. Entre los bipolares se distinguen los no saturados. Una llave de transistor de 12 voltios podrá satisfacer las necesidades básicas de un radioaficionado.
Modo de funcionamiento estático
Analiza el estado privado y público de la clave. La primera entrada contiene un nivel de voltaje bajo, lo que indica una señal de cero lógico. En este modo, ambas transiciones son en dirección opuesta (se obtiene un corte). Y solo la térmica puede afectar la corriente del colector. En estado abierto, en la entrada de la llave hay un nivel de alto voltaje correspondiente a la señal de la unidad lógica. Es posible trabajar en dos modos.simultaneamente. Tal desempeño puede estar en la región de saturación o en la región lineal de la característica de salida. Nos detendremos en ellos con más detalle.
Saturación de tecla
En tales casos, las uniones del transistor tienen polarización directa. Por lo tanto, si la corriente base cambia, el valor del colector no cambiará. En los transistores de silicio, se necesitan aproximadamente 0,8 V para obtener una polarización, mientras que para los transistores de germanio, el voltaje fluctúa entre 0,2 y 0,4 V. ¿Cómo se logra la saturación de clave en general? Esto aumenta la corriente base. Pero todo tiene sus límites, al igual que el aumento de la saturación. Entonces, cuando se alcanza un cierto valor actual, deja de aumentar. ¿Y por qué llevar a cabo la saturación de claves? Hay un coeficiente especial que muestra el estado de cosas. Con su aumento, aumenta la capacidad de carga que tienen los interruptores de transistores, los factores desestabilizadores comienzan a influir con menos fuerza, pero el rendimiento se deteriora. Por lo tanto, el valor del coeficiente de saturación se elige a partir de consideraciones de compromiso, centrándose en la tarea que será necesario realizar.
Desventajas de una clave no saturada
¿Y qué pasa si no se alcanza el valor óptimo? Entonces habrá tales desventajas:
- El voltaje de la clave pública caerá y perderá alrededor de 0,5 V.
- La inmunidad al ruido se deteriorará. Esto se debe a la mayor resistencia de entrada que se observa en las teclas cuando están en estado abierto. Por lo tanto, interferencias tales como subidas de tensión también darán lugar acambiando los parámetros de los transistores.
- La clave saturada tiene una estabilidad de temperatura significativa.
Como puede ver, es mejor llevar a cabo este proceso para finalmente obtener un dispositivo más perfecto.
Rendimiento
Este parámetro depende de la frecuencia máxima permitida cuando se puede realizar el cambio de señal. Esto, a su vez, depende de la duración del transitorio, que está determinada por la inercia del transistor, así como por la influencia de parámetros parásitos. Para caracterizar la velocidad de un elemento lógico, a menudo se indica el tiempo promedio que transcurre cuando una señal se demora cuando se transmite a un interruptor de transistor. El circuito que lo muestra generalmente muestra un rango de respuesta promedio.
Interacción con otras teclas
Para ello se utilizan elementos de conexión. Entonces, si la primera tecla en la salida tiene un nivel de voltaje alto, la segunda se abre en la entrada y funciona en el modo especificado. Y viceversa. Tal circuito de comunicación afecta significativamente los procesos transitorios que ocurren durante la conmutación y la velocidad de las teclas. Así es como funciona un interruptor de transistor. Los más comunes son los circuitos en los que la interacción tiene lugar únicamente entre dos transistores. Pero esto no significa en absoluto que esto no pueda ser realizado por un dispositivo en el que se utilizarán tres, cuatro o incluso más elementos. Pero en la práctica, es difícil encontrar una aplicación para esto,por lo tanto, no se utiliza la operación de un interruptor de transistor de este tipo.
Qué elegir
¿Con qué es mejor trabajar? Imaginemos que tenemos un interruptor de transistor simple, cuyo voltaje de suministro es de 0.5 V. Luego, usando un osciloscopio, será posible capturar todos los cambios. Si la corriente del colector se establece en 0,5 mA, el voltaje caerá en 40 mV (la base será de aproximadamente 0,8 V). Según los estándares de la tarea, podemos decir que esta es una desviación bastante significativa, que impone una restricción en el uso en varios circuitos, por ejemplo, en interruptores de señales analógicas. Por lo tanto, utilizan transistores de efecto de campo especiales, donde hay una unión p-n de control. Sus ventajas sobre sus primos bipolares son:
- Pequeña cantidad de voltaje residual en la tecla en el estado del cableado.
- Alta resistencia y, como resultado, una pequeña corriente que fluye a través de un elemento cerrado.
- Bajo consumo de energía, por lo que no se necesita un voltaje de control significativo.
- Es posible conmutar señales eléctricas de bajo nivel que son unidades de microvoltios.
La llave de relé transistorizado es la aplicación ideal para el campo. Por supuesto, este mensaje se publica aquí únicamente para que los lectores tengan una idea de su aplicación. Un poco de conocimiento e ingenio, y las posibilidades de implementaciones en las que hay interruptores de transistores, se inventarán muchas.
Ejemplo de trabajo
Echemos un vistazo más de cerca,cómo funciona un interruptor de transistor simple. La señal conmutada se transmite desde una entrada y se elimina desde otra salida. Para bloquear la llave, se aplica un voltaje a la puerta del transistor, que excede los valores de la fuente y el drenaje en un valor superior a 2-3 V. Pero en este caso, se debe tener cuidado de no ir más allá del rango permitido. Cuando la llave está cerrada, su resistencia es relativamente grande: más de 10 ohmios. Este valor se obtiene debido a que afecta adicionalmente la corriente de polarización inversa de la unión p-n. En el mismo estado, la capacitancia entre el circuito de señal conmutado y el electrodo de control fluctúa en el rango de 3-30 pF. Ahora abramos el interruptor del transistor. El circuito y la práctica mostrarán que entonces el voltaje del electrodo de control se acercará a cero y depende en gran medida de la resistencia de la carga y la característica del voltaje conmutado. Esto se debe a todo el sistema de interacciones de la puerta, el drenaje y la fuente del transistor. Esto crea algunos problemas para la operación en modo interruptor.
Como solución a este problema, se han desarrollado varios circuitos que estabilizan el voltaje que fluye entre el canal y la puerta. Además, debido a las propiedades físicas, incluso se puede usar un diodo en esta capacidad. Para hacer esto, debe incluirse en la dirección directa del voltaje de bloqueo. Si se crea la situación necesaria, el diodo se cerrará y la unión p-n se abrirá. Para que cuando cambie el voltaje conmutado, permanezca abierto y la resistencia de su canal no cambie, entre la fuente y la entrada de la tecla, puedeencienda la resistencia de alta resistencia. Y la presencia de un condensador acelerará significativamente el proceso de recarga de los tanques.
Cálculo de clave de transistor
Para entender, doy un ejemplo de cálculo, puedes sustituir tus datos:
1) Colector-emisor - 45 V. Disipación de potencia total - 500 mw. Colector-emisor - 0,2 V. Frecuencia límite de funcionamiento - 100 MHz. Base-emisor - 0,9 V. Corriente de colector - 100 mA. Relación de transferencia de corriente estadística – 200.
2) Resistencia de 60mA: 5-1, 35-0, 2=3, 45.
3) Clasificación de resistencia del colector: 3,45\0,06=57,5 ohmios.
4) Por conveniencia, tomamos el valor de 62 Ohm: 3, 45\62=0, 0556 mA.
5) Consideramos la corriente base: 56\200=0.28 mA (0.00028 A).
6) Cuánto habrá en la resistencia base: 5 - 0, 9=4, 1V.
7) Determine la resistencia de la base: 4, 1 / 0, 00028 \u003d 14, 642, 9 Ohm.
Conclusión
Y finalmente, sobre el nombre "llaves electrónicas". El hecho es que el estado cambia bajo la influencia de la corriente. ¿Y qué representa? Así es, la totalidad de los cargos electrónicos. De ahí viene el segundo nombre. Eso es todo. Como puede ver, el principio de funcionamiento y la disposición de los interruptores de transistores no son algo complicado, por lo que comprender esto es una tarea factible. Cabe señalar que incluso el autor de este artículo necesitaba usar alguna literatura de referencia para refrescar su propia memoria. Por lo tanto, si tiene preguntas sobre la terminología, le sugiero que recuerde la disponibilidad de diccionarios técnicos y busque uno nuevo.hay información sobre interruptores de transistores.
