не требуют изолированного или балансированного смещения в замкнутом состоянии), отсутствие остаточного напряжения, практически полная изоляция управляющей цепи от коммутируемой [9]. Наилучшие характеристики имеют полевые транзисторы со структурой металл - окисел - полупроводник с нзолированны.а затвором (МОП-транзисторы). На рис. 4.14 показана схема последовательного ключа с использованием полевого транзистора Tt в комбинации с параллельным транзисторным, ключом Т2. К недостаткам таких ключей относится их сравнительно высокое прямое сопротивление в замкнутом состоянии.

Прямое сопротивление ключа R может быть скомпенсировано схемными методами с помощью операционного усилителе (рис. 4.15, а) [14]. Как следует из эквивалентной схемы параллельного ключа на МОП-транзисторах (рис. 4.15, б), дополнительный интегральный ОУ позволяет уменьшить напряжение в точке S

Рис. 4.14. Схема электронного ключа на полевом транзисторе в решающем усилителе.

U R,

BX*Пp

-W-4>1-

-КН-Й

примерно в К/2 раз, где К - коэффициент усиления ОУ без обратной связи.

В качестве ключевых схем/ используются также оптроны [17], объединяющие в одной интегральной схеме источ-.ник света (светодиод) и фотоприемник (фотодиод, фототранзистор или фототиристор) с внутренней оптической свя-

Рис. 4.15. Схемы параллельного ключа на МОП-транзисторах с компенсацией их прямого сопротивления.

зью между ними. Ключом служит фотоприемник, а сигнал управления воздействует на источник света, который с помощью оптического сигнала изменяет Характеристики фотоприемника. Такая конструкция обеспечивает полную гальваническую развязку между коммутируемой и управляющей цепями (сопротивление > 10 Ом, емкость < 2 пФ). По остальным параметрам (для фотодиода - остаточное напряжение до 50 мВ, ток утечки < 10 ® А, коммутируемое напряжение 100 В) оптрон пока относится к ключевым схемам со средними характеристиками. i

В цифро-аналоговых преобразователях (ЦАП) ключевыми элементами обычно являются те же аналоговые ключевые схемы. Поскольку в ЦАП

-It.

коммутируются цепи с неизменными по току и напряжению сигналами, ключи имеют более простую схему. На практике применяются как простая некомпен-► сированная однополярная ключевая схема (рис. 4.16, а), обеспечивающая погрешность не более 0,2%, так н компенсированная диодная схема, уменьшающая погрешность до 0,02-0,1% (рис. 4.16, б) [15]. В ЦАП с декодирующей сеткой типа R - 2R обычно применяются полупроводниковые ключи как

с транзисторной (рис. 4.17, а), так и диодной (рис. 4.17, б) фиксацией уровня эталонного напряжения. В качестве транзисторов TI, Т2 (рнс. 4.17, а) используются также интегральные ключевые схемы.

В умножающих ЦАП ключи имеют более . сложную схему, рассчитанную на коммутацию

I-Т I- I г-< Н изменяющихся по величине и полярностисиг-4- Г 4гТ/, налов. Так, например, в умножающем ЦАП

2 l1Xi>J-o суммированием токов на входе ОУ применя-

* тг *1 >iT е-гся диодная ключевая схема, изображенная

на рис. 4.11 [2].

Рассмотренные выше типы ключей можно использовать при построении схемы интегрирующего усилителя, который используется также и для запоминания информации. Для обычной схемы время установления 3 заданного начального значения определяется ц 3 BCRz), а передаточная функция

Рис. 4.16. ключей, ЦАП.

Схемы диодных используемых в

постоянной времени CR (f

К(р) =

i + CRip

(рис. 4.18 а). При повышении быстродействия машин особое значение приобретает построение схемы, обеспечивающей задание начальных значений переменных или прием необходимой входной информации на конденсатор в значительно более сжатые интервалы времени.

Один нз наиболее простых вариантов решения этой задачи состоит в использовании форсирующего конденсатора С1 (рис. 4. 18, с) во входной цепи задания начальных значений, емкость которого выбирается таким образом.

Usr=-m

Рис. 4.17. Схемы транзисторных ключей, используемых в ЦАП.

чтобы постоянные времени RxCt и гСбыли бы равны. Передаточная функция схемы принимает вид

I + CjRxP Ri 1 + CR Ri

K{p)

Если необходимо получить малую величину t 3 с достаточно большой ем- . костью конденсатора С, то последовательный ключ Кл1 должен быть рассчитан на пропускание значительного тока, не меньше максимального выходного тока усилителя. Кроме того, необходим шунтовой ключ Кл2, низкоомный источник входного напряжения и определенные меры по обеспечению устойчивости усилителя (например, включение небольшого сопротивления последовательно с конденсатором С1).

Л. r1

о---[

ю б

Рис. 4.18. Схемы ускоренного задания начальных значений: а -л форсирующим конденсатором: б - с конденсатором на выходе усилителя; в - с дополнительным усилнтелем-повюрнтелем

Другой вариант схемы задания начальных значений переменных с малым временем установления (рис. 4.18, б) является электронным аналогом известной релейной схемы установки начальных значений переменных в интегрирующем усилителе, в которой конденсатор из цепи обратной связи усилителя переключается на его выход, а сам усилитель переводится в режим масштабного усилителя. Схема требует нескольких электронных ключей и, кроме того, в ней необходимо обеспечить возможно меньшее прямое сопротивление ключа Кл2.

Чтобы снизить постоянную времени цепи перезарядки конденсатора обратной связи интегрирующего усилителя, включают дополнительный усилитель-повторитель УП, имеющий коэффициент усиления по напряжению а Д5 + 1 и достаточно большой коэффициент усиления по току Р [20] (рис. 4.18, в). Передаточная функция такой схемы в замкнутом состоянии ключа

К{р)

+PCR.-

где = R + Ryu - суммарное выходное сопротивление ключа в замк-

нутом состоянии и усилителя-повторителя; R- - у;-7-75--эквивалентное со-

противление генератора входного сигнала для усилителя-повторителя. , Таким образом, если рассматривать усилитель-повторитель как траисфор-

матор сопротивлений с коэффициентом трансформации Пп = 75- , то посто-

R уп -