Требования, предъявляемые к ключевым устройствам

1. Возможно большой коэффициент передачи в замкнутом состоянии

2. Независимость значения от значения входного сигнала и управляющего сигнала.

3. Стабильность значения и других параметров ключевого устройства во времени и при действии внешних дестабилизирующих факторов.

4. Идентичность значений в разных ключевых устройствах собранных по одной ключевой схеме и используемых в одном коммутаторе каналов.

5. Отсутствие помех в выходном импульсном сигнале (от действия, например, управляющих сигналов).

6. Полоса пропускания КУ должна быть достаточна для обеспечения заданного быстродействия коммутатора канала.

7. Согласования входных и выходных сопротивлений ключевого элемента с сопротивлениями переключаемых цепей.

Ключевые элементы могут быть реализованы на основе диодов, биполярных транзисторов, полевых транзисторов, КМОП транзисторах.

Основные достоинства ключевых устройств на полевых транзисторах:

1. Отсутствие остаточного напряжения. Это позволяет коммутировать сигналы очень малого уровня.

2. Практически гальваническая развязка коммутируемых цепей и цепи управления.

Наиболее совершенными являются КУ на КМОП-транзисторах. Они позволяют коммутировать сигналы во всем диапазоне питающего напряжения (от –Епит до +Епит). Схема КУ на КМОП-транзисторах приведена на рисунке 5.4

VT1 VT2

Рисунок 5.4 – Ключевое устройство на КМОП-транзисторах

Открытое состояние КУ (насыщение) обеспечивается следующим образом:

Должно быть U упр=+ Е пит

При U вх=+ Е пит для VT1 U з-и=0, и VT1 заперт, а для VT2 U упр инвертируется и U з-и= –2 Е пит, поэтому VT2 открыт. В целом КУ открыто, т.к. вход соединен с выходом через VT2.

При U вх= – Е пит для VT1 U з-и=+ Е пит, и VT1 открыт, для VT2 Uупр инвертируется и U з-и= 0, поэтому VT2 закрыт. В целом КУ открыто, т.к. вход соединен с выходом через VT1

Если U вх< Е пит – U порог, то оба тразистора открыты.

Закрытое состояние КУ (отсечка) обеспечивается следующим образом:

Должно быть U упр= – Е пит

При U вх=+ Е пит для VT1 U з-и= –2 Е пит, и VT1 заперт, для VT2 U упр инвертируется и U з-и= 0, поэтому VT2 тоже закрыт. В целом КУ закрыто, т.к. закрытыт оба транзистора.

При U вх= – Е пит для VT1 U з-и=0, и VT1 закрыт, для VT2 U упр инвертируется и U з-и= +2 Е пит, поэтому VT2 закрыт. В целом КУ закрыто, т.к. закрытыт оба транзистора.