Оконный транзисторный ключ

Приведены схемы и описан принцип работы оконного транзисторного ключа, позволяющего переключать выход ключа с состояния «лог. 0» на «лог. 1» при наличии на входе устройства сигнала определенного уровня, попадающего в окно прозрачности. Предусмотрена возможность регулирования как минимального уровня входного напряжения, способного переключить ключ, так и ширины окна прозрачности.

Оконный транзисторный ключ предназначен для преобразования входного аналогового сигнала определенного уровня в цифровой. При подаче на вход такого ключа сигнала, например, пилообразной формы при низком уровне входного сигнала на выходе устройства поддерживается напряжение, равное «лог. 0». При превышении некоторого заданного значения уровня входного сигнала ключ переключается, и выходное напряжение ключа становится равным «лог. 1». При последующем росте напряжения и преодолении высоты заданного окна прозрачности (достижения второй границы переключения) оконный транзисторный ключ снова переключает свое состояние. На его выходе устанавливается значение «лог. 0».

На Рисунке 1 изображён один из примеров практического воплощения оконного транзисторного ключа. При низком уровне входного напряжения транзистор VT1 2N7000 закрыт. Уровень входного напряжения, при котором транзистор VT2 BC557 переключается из открытого состояния в закрытое, задается регулировкой потенциометра R3. При низком уровне входного напряжения этот транзистор открыт, следовательно, открыт и транзистор VT3 2N7000. На стоке этого транзистора вновь будет уровень «лог. 0».

Электрическая схема оконного транзисторного ключа.
Рисунок 1. Электрическая схема оконного транзисторного ключа.

При росте напряжения положительной полярности на входе и превышении порога переключения транзистора VT2 транзистор VT3 закрывается, на его стоке устанавливается уровень «лог. 1».

При дальнейшем росте входного напряжения в зависимости от положения движка потенциометра R2 напряжение на затворе транзистора VT1 2N7000 достигает значения 2 В (порог переключения для этого типа транзистора). Транзистор VT1 открывается, и на выходе транзисторного ключа вновь устанавливается значение «лог. 0», Рисунок 2. Регулировкой потенциометра R2 шириной окна переключения оконного транзисторного ключа можно плавно управлять.

Динамика процессов на входе и выходе оконного транзисторного ключа при подаче на его вход линейно нарастающего напряжения.
Рисунок 2. Динамика процессов на входе и выходе оконного
транзисторного ключа при подаче на его вход
линейно нарастающего напряжения.

Особенностью оконного ключа, Рисунок 1, является то, что минимальный уровень напряжения первого порога переключения составляет 2 В (определяется свойствами используемых в схеме MOSFET). Снизить значение этого порога до минимума можно простой заменой полевого транзистора VT3 на биполярный, Рисунок 3. Крутизна переднего фронта переключения при этом размывается.

Вариант оконного транзисторного ключа с минимальным порогом переключения.
Рисунок 3. Вариант оконного транзисторного ключа с минимальным
порогом переключения.

Для получения крутых фронтов выходного сигнала рекомендуется дополнительно использовать на выходе устройства повторитель напряжения на КМОП или ТТЛ микросхеме.

Оконные транзисторные ключи могут быть использованы для преобразования аналоговых сигналов заданного уровня в цифровую форму для управления различными устройствами. При использовании нескольких оконных транзисторных ключей, настроенных на разные пороги (окна) прозрачности, можно получить многоканальное устройство избирательного управления нагрузками.

  1. Datasheet Microchip 2N7000

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 50
сейчас смотрят 5
представлено поставщиков 592
загружено
позиций
25 067 862