Файл: Клебанский Р.Б. Преобразователи кода в напряжение.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.08.2024

Просмотров: 51

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

Обычно величина Rm составляет примерно 50— ЮОсш

в

«-канальном плоскостном полевом транзисторе,

а

в некоторых лучших транзисторах достигает 4 ом, в то

время как в /7-канальных транзисторах это сопротивле­ ние составляет 75—150 ом.

Время переключения транзистора в значительной сте­ пени зависит от внутреннего сопротивления источника

сигнала

Rn0т. Ключ

может

переключаться

в

течение

 

 

 

 

 

наносекунд

при /?цСТ по­

 

 

о

 

 

рядка

50 ом и в течение

 

 

 

 

микросекунд

 

при

Rпет

 

 

 

 

порядка

1 Мом.

 

 

 

 

 

- â - ®

5

 

В

МОП-транзисторах

 

 

 

сопротивление

 

исток —

 

 

 

 

'

 

 

 

 

в ы х о д

сток

является

функцией

 

 

 

 

 

напряжения затвора

и па­

 

 

■ Й - Ф

 

 

раметров

-канала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О т

т р и г г е

р а .

 

 

R w = - ^ ( U ^ - u r),

 

 

 

 

 

где k — коэффициент,

за­

 

 

Я

 

 

висящий

от

геометриче­

 

 

 

ских размеров и материа­

 

 

напря­

 

ла канала.

 

 

 

 

Рис. 2-11. Переключатель

 

Сопротивление

 

Rm

жения на

плоскостном

полевом

 

 

 

 

транзисторе.

 

 

также

зависит

от

напря­

 

 

 

 

 

жения

 

исток — подлож­

ка,

так

как оно определяет

пороговое

напряжение

W T = y V j Y J .

Это сопротивление для различных МОП-транзисто- ров лежит в пределах от 25 ом до нескольких килоом.

На рис. 2-10 представлена схема ключа на плоскост­ ном полевом транзисторе.

При поступлении отпирающего сигнала на транзистор Т2состояние диода Ду обеспечивает передачу 1іэт через Туна выход. Время отпирания транзистора Ту порядка

500 нсек, а время запирания порядка 1 мксек.

Схема переключателя напряжения на плоскостном полевом транзисторе показана на рис. 2-11.

При запирающем потенциале на базе транзистора Ту диод Ду заперт, Д2отперт. Это обеспечивает отпирание Т3,и на выходе переключателя напряжение равно нулю.

48


Пр,и обратной полярно­

 

 

сти потенциала на базе

 

 

Т1 состояние диодов Ді

 

 

и Дг обеспечивает

пе­

 

 

редачу эталонного

на­

 

 

пряжения

на

выход

 

 

переключателя.

Время

 

 

срабатывания переклю­

 

 

чателя около 0,7 мксек.

 

 

Для точной

переда­

 

 

чи напряжения

вЛКН

Рис.

2-12. Переключатель напряже­

используется схема

пе­

 

ния на МОП-транзисторах.

реключателя на

МОП-

 

 

полевых

транзисторах.

 

 

Время переключения порядка 50—200 нсек (рис. 2-12). Следует отметить, что сопротивление полевых тран­ зисторов в закрытом состоянии имеет величину поряд­

ка сотен мегаом.

6] ДИОДНЫЕ ключи

Диодные ключи, как правило, работающие с источни­ ком тока, делятся на две группы. Это выключающие и переключающие ключи. Выключающие ключи в одном из положений полностью размыкают цепь, переключаю­ щие ключи только меняют путь тока, не разрывая его цепи [Л. 15]. В преобразователях обычно используются переключающие ключи. Такие ключи облегчают работу источников тока, так как при работе ключа на включе­ ние— выключение тока стабилизатора его нагрузка ме­ няется в широких пределах, что является тяжелым ре­ жимом для стабилизатора (Л. 33]. Это приводит к нару­ шению режима работы и снижению быстродействия. Переключающие ключи только переключают постоянно включенный ток из одной цепи в другую.

К ключам, используемым в схеме преобразователя с источниками тока, не предъявляется жестких требова­ ний в отношении их прямого переходного сопротивления, так как сопротивление порядка даже нескольких сотен ом все равно будет меньше внутреннего сопротивления источника и практически не будет влиять на точность преобразования. Величина же обратного сопротивления ключа является существенной. В закрытом состоянии оно подключается параллельно суммирующим сопротивлени­ ям преобразователя, и чтобы не шунтировать их, диоды

4— 217

49



должны иметь очень большое обратное сопротивление. Следует отметить, что диодные ключи оказывают раз­ личное влияние на схему преобразователя в зависимости от типа выбранной матрицы резисторов.

•Рассмотрим вначале схему ПКИ с диодными ключами, при­ веденную на рис. 2-13. Схема содержит цепь последовательно

включенных резисторов R: R, 2R, AR, . . . ,

2,І-2Д к

узловым

точкам

этой

цепи а,

Ь,

с присоединяются

через

диодные

ключи

Д —Д ;

ДзД \, ••.,

Д

а- 1 — Д а

источники

токов

I. Ключи

управляются

триггерами.

 

 

 

 

 

 

 

 

В

исходном

состоянии

все триггеры находятся

в

состоянии 0;

при этом ток источника замыкается через диоды с четными индек­ сами Д , Д , . . . , Д а и генераторы токов J; потенциалы в точках схемы е, [, g, . . . . п оказываются выше потенциалов в точках а, Ь,

В ы х о д

с, . . . , т соответственно. В таком режиме диоды с нечетными индек­ сами Ди Дз, . . ., Д а- 1 заперты, что соответствует разомкнутому со­ стоянию ключей. Обратные токи последних диодов создают па выхо­

де схемы напряжение

к

W = f 3R Ц 2 р - > ,

(2-3)

р=1

где /г — число ключей в

схеме; р — номер

разряда;

/ а — ток заперто­

го диода.

 

 

 

 

 

Если первый триггер переводится

в

положение 1, а все

про­

чие триггеры остаются

в положении 0,

то

диод Д

оказывается

под­

ключенным (в непроводящем направлении) параллельно генератору

тока / и через диод Д протекает ток 1 '= І+ І3\ при этом на

сопро­

тивлении R получается напряжение &U=I'R, с выхода схемы сни­

мается напряжение

 

k

 

Д Д = Д І / - ( 3 [ / - / 3Я ) = = / / ф - - у - Щ 2 P - ' - 2 ^ J .

(2-4)

p=i

 

50


Очевидно, что второй член в квадратных скобках представляет собой относительную погрешность, вносимую запертыми ключами в величину выходного напряжения при включенном первом ключе. Указанная погрешность относится к наихудшему случаю, когда включен только одни первый ключ и с выхода снимается напряже­ ние, равное единице дискретности всей шкалы. В практике обычно полагают, что допустимая собственная погрешность ППКН может выбираться меньшей или равной половине дискретности шкалы. При этом условии значение тока I определяется соотношением

 

-у-

2P - 12 j < 0 ,5,

 

 

откуда

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/;=’2 / 3 Yi 2

p_I-

 

 

 

 

P = 2

 

 

 

В том случае, когда все

триггеры

находятся

в

положении 1,

диоды

с четными индексами

Д 2, Д \..........Діи оказываются подклю­

ченными параллельно генераторам токов J.

 

 

Все

ключи находятся в

замкнутом состоянии,

и

через диоды

с нечетными индексами протекают токи / ' = / + / а. Выходное напряже­

ние схемы

k

 

k

 

U = I ' R ^ } 2V - ' = IR

2 P - 1 ( l + - ^ J .

(2-5)

P=i

p=\

 

Описанная схема характерна тем, что в ней ни один

из ключей

не находится в последовательном соединении с коммутируемыми резисторами измерительной цепи. Поэтому эквивалентные параметры ключевых диодов е (эквивалентная э. д. с.) и г (динамическое со­ противление), зависящие от положения рабочей точки диода на его вольт-амперной характеристике, не влияют на точность выходного

сигнала

ПКН, которая

опреде­

 

ляется только качеством ста­

 

билизации токов I. Все осталь­

 

ные

схемы,

рассматриваемые

 

ниже, этой особенностью не об­

 

ладают; в них ключи вводятся

 

последовательно с

коммути­

 

руемыми резисторами, и поэтому

 

эквивалентные параметры дио­

 

дов е и г, от которых зависит

 

сопротивление диодных ключей,

 

влияют

на

выходной

сигнал Рис.

2-14. Эквивалентная схема

ПКН.

 

 

 

ПКЫ с диодными ключами.

 

П усть требуется

посредст­

 

вом

ключей

осуществить набор

 

резисторов между точками а и Ь схемы,

показанной на рис. 2-14. Оче­

видно, что при включенном ключе действительное значение сопротивле­ ния в і-й ветви схемы равно R'i='Ri+r'ki. Здесь гкі — эквивалентное

сопротивление

ключа; будем считать,

что г'кі= гкі+Агкі,

где Дгы—

наибольшее

отклонение вариации

сопротивления гм

замкнутого

4*

 

 

51