3.8.4. Некоторые применения ключевого режима работы пт в устройствах связи

ПТ в режиме ключа являются перспективными элементами для усилителей постоянного тока построенных по принципу модулятор – демодулятор. Такой принцип реализует схема, приведенная на рисунке 3.23.

Рис. 3.23. Функциональная схема УПТ типа модулятор-демодулятор

В качестве модулятора используется аттенюатор потенциометрического типа на ПТ с малыми токами затвора КП303Г и КП301Б. Частота модуляции задается RC генератором и может составлять (10² ÷10⁴) Гц. Модуляция постоянного или медленно меняющегося входного напряжения позволяет производить усиление на переменном токе.

Это практически исключает дрейф нуля, уменьшает влияние шумов фликкер-эффекта, резко повышает долговременную стабильность усилителя. Для восстановления исходного сигнала используется двухполупериодный выпрямитель, выполненный по схеме синхронного детектора.

Использование ПТ в режиме ключа позволяет реализовать простые схемы амплитудных селекторов. В настоящей работе предлагается 2 типа амплитудных селекторов. На рисунке 3.24, а изображен селектор на ПТ с p-n-переходом КП302Б и ПТ с индуцированным каналом типа КП301Б.

Амплитудная характеристика селектора имеет вид рисунка 3.25.

а)

б)

Рис. 3.24. Схема селекторов уровня на основе ПТ

При малых амплитудах входного сигнала транзистор VТ₁ открыт и, следовательно, U_ВЫХ мало. При больших амплитудах входного сигнала транзистор VТ₂ открыт, следовательно, и в этом случае U_ВЫХ мало. Лишь только, когда U_ВХ близко к напряжению отсечки полевых транзисторов U₀ последние имеют высокие выходные сопротивления и коэффициент передачи напряжения U_П принимает максимальное значение.

Аналогичным образом работает амплитудный селектор на МДП ПТ со встроенным и индуцированным каналом, приведенный на рисунке 3.24, б.

При подключении описанных устройств ко входу триггера можно добиться его срабатывания в узкой полосе управляющих напряжений.

На рисунке 3.26 приведена схема устройства, выполняющего функции генератора и усилителя – ограничителя. При отсутствии входного сигнала схема генерирует колебания с частотой единицы Герц, определяемой выбором элементов R₁ R₂, C₁ C₂.

Эти колебания усиливаются транзистором VТ₃, нагруженным на реле Р. Реле срабатывает с частотой RC генератора и периоди­чески включает цепь сигнализации – лампочку накаливания.

При подаче на вход напряжения звуковой частоты (U_ВХ ≥ 0,1В) устройство выполняет функции усилителя – ограничителя. Подключив микротелефон ТМ-2 можно прослушать сигнал звуковой сигнализации.

Рис. 3.25. Амплитудная характеристика селектора уровней

Рис. 3.26. Схема устройства звуковой сигнализации

Устройство, схема которого изображена на рисунке 3.27, позволяет автоматически включать и отключать усилительный каскад на транзисторе VT₃.

Режим работы транзистора VT₃ зависит от амплитуды усиливаемых колебаний, что иллюстрирует рисунок 3.28.

Порог срабатывания составляет примерно 0,7 В. Если входное напряжение превышает пороговое, транзистор VТ₁ запирается. Это вызывает отпирание транзистора VТ₂. С эмиттера VТ₂ снимается потенциал, достаточный для отпирания транзистора VТ₃. Сопротивление нагрузки транзистора VТ₃ выбирается таким, чтобы падение напряжения на нем составляло примерно 0,5 U_П. Усилительный каскад работает в линейном режиме. Сигнал, поступающий на его вход через конденсатор С₂ усиливается и выделяется в нагрузке.

Рис. 3.27. Устройства автоматического управления усилителем

Рис. 3.28. Зависимость напряжения на стоке ПТ от входного напряжения

Линейный режим сохраняется и при непродолжительных паузах входного сигнала. Однако если длительность паузы превосходит определенное время, задаваемое элементами С₁ и R₂, усилительный каскад автоматически возвращается в исходное состояние.

Описанное устройство может использоваться в качестве шумоподавителя, устройства голосового управления и т.п.

На рисунке 3.29 приведена схема регенеративного ключа, которая может выполнять функции аналогово-цифрового преобразователя. Схема работает как делитель импульсов. Число импульсов на выходе зависит от амплитуды входного аналогового напряжения. При изменении амплитуды входного сигнала меняется скважность выходных импульсов, а длительность импульсов практически остается постоянной. Результаты определения зависимости времени появления импульсов от входного напряжения (f = 3 кГц) для рассматриваемой схемы, приведены в таблице 3.6.

Рис. 3.29.Схема регенеративного ключа

Таблица 3.6. Зависимость времени появления импульсов от входного

напряжения

UВХ, В	2,4	2,8	6,6	7,2	10
Т, сек	10	1	0,1	0,01	0,003

Таким образом, при изменении входного напряжения от 2,4 В до 10 В число импульсов изменяется в 3000 раз. Если к выходу рассматриваемого устройства подключить выпрямитель, то оно превратится в генератор ступенчатого напряжения. Особенностью такого генератора является то, что с увеличением числа импульсов, приращения постоянных напряжений уменьшается, (наибольшее приращение составляло 1 В, следующее 0,5 В, затем 0,2 и т.д.).

При формировании импульсов большой длительности целесообразно применять мультивибраторы на ПТ в ключевом режиме. Схема автоколебательного мультивибратора на ПТ приведена на рисунке 3.30.

Длительность формируемых импульсов можно определить по формуле:

, (3.20)

где U_СИ – напряжение на канале ПТ в отпертом состоянии.

Период Т колебаний определяется длительностью обоих состоянии квазиравновесия и при одинаковых параметрах ПТ равен:

. (3.21)

Рис. 3.30. Схема формирователя импульсов

ПТ в режиме ключа являются перспективными элементами для схем триггеров. В частности, благодаря ПТ, стало возможным построение триггеров, не содержащих межкаскадных делителей напряжения, ускоряющих конденсаторов и не потребляющих тока в статических режимах. Примером триггера, обладающего указанными достоинствами, является триггер на взаимодополняющих ПТ с индуцированными каналами, изображенный на рисунке 3.31. В одном из статических режимов открыты транзисторы VТ₁ и VТ₄, в другом – VТ₂ и VТ₃.

Рис. 3.31.Схема триггера на МДП - транзисторах

При переключении происходит быстрый перезаряд паразитных емкостей, через малые сопротивления открытых транзисторов.

Рассмотренные выше устройства содержат ПТ в ключевом режиме. В них реализуется основное достоинство ПТ – высокое входное сопротивление. Это позволяет использовать в цепях затворов высокоомные резисторы и обеспечивать требуемые постоянные времени при помощи конденсаторов малой емкости.