чення від 1 до 10 нА при нормальній температурі. З підвищенням температури вони поводяться як зворотні струми pn-переходів, тобто експоненціально збільшуються. Опір між затвором і іншими електродами в ПТІЗ досягає дуже великого значення: 10 ... 10 Ом, що при малій товщині діелектрика під затвором (близько 1 мкм) призводить до необхідності захисту від статичної електрики.
Схема найпростішого ключа на польовому транзисторі з ізольованим затвором р-типу зображена на малюнку 6. Для відмикання ключового транзистора Т на його затвор необхідно подати напруга негативної полярності, що перевищує порогове напруга Uпор. Для запирання ключового транзистора Т напруга на затворі повинно бути позитивним або рівним нулю. Пристрій управління для цієї схеми виконано на компараторі напруги К (або операційному підсилювачі). Якщо напруга управління дорівнює нулю, то на виході компаратора буде позитивне напруга, близьке за значенням до напруги харчування Є. при позитивному керуючому напрузі компаратор перемикається і на його виході з'являється негативне напруга, також близьке до напруги харчування Є.
В
Малюнок 6. Схема ключа на польовому транзисторі з керуючим pn-переходом (а) і з ізольованим затвором (Б)
Крім окремих транзисторів у якості ключів широкого поширення набули схеми, що містять паралельне з'єднання двох ПТІЗ з різним типом провідності каналу (Комплементарні транзистори). Це дозволило позбутися багатьох недоліків ключів на одиночних транзисторах: усунена модуляція опору каналу вхідним сигналом, знижені перешкоди з ланцюга управління, знижено опір ключа у відкритому стані і зменшений струм витоку. Схема ключа на комплементарних транзисторах показана на малюнку 7а. для одночасного перемикання транзисторів з включеного стану у вимкнений сигнал управління подається на затвор одного транзистора безпосередньо, а на затвор іншого - через інвертор.
При збільшенні вхідного напруги опір р-канального транзистора збільшується, а n-канального зменшується. В результаті паралельне з'єднання цих транзисторів має майже незмінне опір r0 у відкритому стані, як показано на малюнку 7б. оскільки транзистори ключа управляються сигналами протилежної полярності, то імпульси перешкод взаємно компенсуються, що дозволяє знизити рівень вхідних сигналів.
В
Малюнок 7. Схема ключа на комплементарних транзисторах (а) і залежність його опору у відкритому стані від вхідної напруги (б).
Внаслідок неідеальності, вони вносять похибки в оброблювані сигнали. Джерелами похибок електронних аналогових комутаторів є:
В· ненульове прохідне опір електронного ключа у включеному стані і кінцева його величина у вимкненому;
В· залишкове падіння напруги на замкнутому ключі, тобто наявність напруги на ключі при відсутності через нього струму;
В· нелінійна залежність опору ключа від напруги (струму) на інформаційному і керуючому входах;
В· взаємодія керуючого і комутованого сигналів;
В· обмежений динамічний діапазон (по амплітуді і по знаку) комутованих струмів і напруг.
Ключі на біполярних транзисторах і, особливо, на діодних мостах споживають значну потужність по ланцюгах управління і мають порівняно велика залишкове напруга, що становить одиниці мілівольт, що вносить помітну погрішність при комутації слабких сигналів (менше 100 мВ). Такі ключі мають високу швидкодію (час перемикання діодних ключів, виконаних на діодах Шотткі, досягає 1 нс) і застосовуються для побудови надшвидкісних комутаторів.
Статичні характеристики аналогових комутаторів
Опір у відкритому (Включеному) стані. Ключі КМОП, працюючі від відносно високої напруги харчування (наприклад, +15 В), будуть мати малі значення R o у всьому діапазоні значень вхідного сигналу, так як завжди той чи інший проводить транзистор буде мати прямий зсув затвора, рівне, принаймні, половині напруги живлення. Але при меншому напрузі живлення опір ключа R o буде рости, і максимум його має місце при середньому рівні сигналу між високим і низьким напругами харчування.
На малюнку 8 наведено залежності R o ключа мікросхеми комутатора MAX312 від напруги вхідного сигналу при однополярному харчуванні. При зменшенні U піт опір польового транзистора у включеному стані значно збільшується (Особливо поблизу точки U вх = U піт /2). Це пояснюється тим, що для польового транзистора збагаченого типу порогове напруга становить кілька вольт, і для досягнення малих значень R o потрібна напруга затвор-витік не менше, аніж 5 ... 10 В. Як видно з рисунка 8, опір відкритого ключа при номінальній напрузі живлення, близьке до 10 Ом, при Uпит = 2,7 В сягає 700 Ом. br/>В
Малюнок 8. Залежності Ro КМОП-ключа від вхідної напруги при однополярному включенні для різних значень живлячої напруги
Є різні прийоми, які розробники ІМС аналогових комутаторі...
