16.4. Ключі на польових транзисторах
При відкритті транзистора ДБШ закритий, оскільки потенціал колектора вищий за потенціал бази. Зі зростанням колекторного струму потенціал колектора зменшується, і на межі переходу транзистора в режим насичення потенціал колектора стає нижчим від потенціалу бази, діод відкривається. Тому транзистор взагалі переходить у режим насичення.
Мал. 16.5 Ключ із нелінійним зворотним зв'язком
Коли транзистор замкнений або працює в активному режимі, потенціал колектора є позитивним щодо бази, і діод не впливає на роботу ключа. Коли в процесі формування фронту потенціал колектора відносно бази проходить через нуль і стає негативним, діод відмикається і на ньому створюється пряма напруга U. Якщо ця напруга
менше 0,5В (що характерно для діодів Шоттки), то колекторний перехід практично замкнений, що виключає накопичення надлишкового заряду, властивого режиму насичення. Так само при замиканні ключа будуть відсутні етапи розсмоктування надлишкового заряду та затримки зрізу.
16.4. Ключі на польових транзисторах
Ключі на польових транзисторах, схеми яких представлені на рис.16.6, бувають з резистивним навантаженням (рис.16.6, а, б); динамічним навантаженням (рис. 16.8 а), коли транзистор виконує роль резистора; компліментарних парах (рис7.8,б), тобто. на транзисторах із різними типами провідності каналів.
У ключах з резистивним навантаженням (див. рис.7.7.,а,б), коли транзистор закритий, вихідна напруга прагне напруги джерела живлення (рівень логічної одиниці U 1 ). Якщо транзистор відкритий вхідним сигналом, то відкритому транзисторі залишкове напруга порядку 0,02…0,04 У.
Рис.16.6.Ключі з резистивним навантаженням
Для зменшення залишкової напругизамість резистора Rc використовують транзистор (див. рис. 7.8,а), затвор якого може з'єднуватися з витоком або стоком.
У цій схемі ключа роль динамічного навантаження виконує транзистор VT2. У замкненому стані ключа, коли затвор транзистора VT1 подано напругу Е3 - + > U0, робоча точка лежить на квазілінійній ділянці характеристики транзистора VТ1, на якому залишкова напруга Uост є мізерно малим. Якби у відкритому стані навантажувальний транзистор був закритий, вихідна напруга прагнула б до нуля, і ключ не споживав би енергії в статичних станах.
Мал. 16.7 Ключі з динамічним навантаженням
Це досягається на ключах комплементарних транзисторах (див. рис16.7,б). Транзистор VT2 – ключовий, а транзистор VT1 – навантажувальний. Затвори обох транзисторів об'єднані є входом ключа. При нульовому потенціалі на затворах транзистор VT2 закритий, а транзистор VT1 відкритий працює в лінійній області. Напруга на виході ключа практично дорівнює Uіп. При подачі на затвори напруги близької Uіп транзистор VT1 закривається, а транзистор VT2 відкривається. На виході формується рівень напруги, близький до потенціалу ґрунту.
Характерною особливістю комплементарних ключів (рис16.8.б) і те, що вони мало споживають потужності як і закритому, і у відкритому стані. Однак стійкі стани відрізняються чітко за рівнем вихідної напруги. При низькому значенні Е3 + коли транзистор VT1 замкнений, напруга Uсиг на відкритому транзисторі VТ2 мізерно мало і, отже, вихідна напруга Umax≈ЕC. При високому значенні Е3 + відкритий транзистор VT1, і напруга на ньому мало, що визначає величину залишкової напруги Uост ключа. Швидкодія компліментарних ключів майже на порядоквище, ніж у двох інших типів ключів на МДП транзисторах і зберігається при зменшенні напруги живлення. Час перемикання можна світити до мінімального застосування транзистори в комплементарній парі з однаковою пороговою напругою.
Для всіх трьох типів ключів на МДП-транзисторах головним шляхом підвищення швидкодії є зменшення сумарної ємності, що включає ємність затвор-канал, ємність стік-підкладка, ємності затворів щодо областей витоку та стоку, зумовлені перекриттям затвора і т.д.