17.2. ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÊÎÌÌÓÒÀÒÎÐÛ
Ïîêàçàííûå íà ðèñ. 17.1 ðàçíîâèäíîñòè àíàëîãîâûõ êîììóòàòîðîâ ìîãóò áûòü ðåàëèçîâàíû ýëåêòðîííûìè ìåòîäàìè ïóòåì çàìåíû ìåõàíè÷åñêîãî êîíòàêòà ýëåìåíòîì ñ óïðàâëÿåìûì ñîïðîòèâëåíèåì, èìåþùèì ìàëîå ìèíèìàëüíîå è äîñòàòî÷íî áîëüøîå ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèÿ. Äëÿ ýòèõ öåëåé ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ ïîëåâûå òðàíçèñòîðû, äèîäû, áèïîëÿðíûå òðàíçèñòîðû è äðóãèå óïðàâëÿåìûå ýëåêòðîííûå ïðèáîðû.
17.2.1. ÊÎÌÌÓÒÀÒÎÐ ÍÀ ÏÎËÅÂÎÌ ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐÅ
Êàê óæå áûëî ïîêàçàíî â ðàçä. 5.7, ïîëåâîé òðàíçèñòîð â îáëàñòè ìàëûõ íàïðÿæåíèé ñòîê-èñòîê âåäåò ñåáÿ êàê îìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå, âåëè÷èíà êîòîðîãî ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â äåñÿòêè ðàç ïðè èçìåíåíèè óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ çàòâîð-èñòîê
. Íà ðèñ. 17.2 èçîáðàæåíà ñõåìà ïîñëåäîâàòåëüíîãî êîììóòàòîðà. Åñëè â ýòîé ñõåìå óïðàâëÿþùåå íàïðÿæåíèå
óñòàíîâèòü ìåíüøèì, ÷åì ìèíèìàëüíî âîçìîæíîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå, ïî êðàéíåé ìåðå íà âåëè÷èíó ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ
ïîëåâîé òðàíçèñòîð çàêðîåòñÿ è âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñòàíåò ðàâíûì íóëþ.
Åñëè íåîáõîäèìî, ÷òîáû òðàíçèñòîð áûë îòêðûò, íàïðÿæåíèå
ñëåäóåò ïîääåðæèâàòü ðàâíûì íóëþ. Ýòî óñëîâèå íå òàê ïðîñòî ðåàëèçîâàòü, òàê êàê ïîòåíöèàë
Ðèñ. 17.2. Ïîñëåäîâàòåëüíûé êîììóòàòîð íà ïîëåâîì òðàíçèñòîðå.
Ðèñ. 17.3. Óïðîùåííàÿ ñõåìà óïðàâëåíèÿ êîììóòàòîðîì.
èñòîêà íå ÿâëÿåòñÿ íåèçìåííûì. Îäèí èç âîçìîæíûõ ìåòîäîâ èëëþñòðèðóåòñÿ íà ðèñ. 17.3. Åñëè íàïðÿæåíèå
óñòàíîâèòü áîëüøèì, ÷åì ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå êîììóòàòîðà, äèîä D çàêðîåòñÿ è íàïðÿæåíèå
áóäåò, êàê ýòî è òðåáóåòñÿ, ðàâíî íóëþ.
Ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøîì îòðèöàòåëüíîì óïðàâëÿþùåì íàïðÿæåíèè äèîä D áóäåò îòêðûò, à ïîëåâîé òðàíçèñòîð çàêðûò.  òàêîì ðåæèìå ðàáîòû ÷åðåç ðåçèñòîð
òå÷åò òîê îò èñòî÷íèêà âõîäíîãî ñèãíàëà â öåïü óïðàâëÿþùåãî ñèãíàëà. Ýòî íå ìåøàåò íîðìàëüíîé ðàáîòå ñõåìû, òàê êàê âûõîäíîå íàïðÿæåíèå êîììóòàòîðà â ýòîì ðåæèìå ðàâíî íóëþ. Íàðóøåíèå íîðìàëüíîãî ðåæèìà ðàáîòû òàêîé ñõåìû ìîæåò ïðîèçîéòè ëèøü â òîì ñëó÷àå, åñëè èñòî÷íèê âõîäíîãî ñèãíàëà ñîäåðæèò ðàçäåëèòåëüíûé êîíäåíñàòîð, êîòîðûé ïðè çàêðûòîì òðàíçèñòîðå êîììóòàòîðà çàðÿäèòñÿ äî îòðèöàòåëüíîãî óðîâíÿ óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ.
Ïðîáëåìû ïîäîáíîãî ðîäà íå âîçíèêàþò, åñëè â êà÷åñòâå êîììóòàòîðà èñïîëüçîâàòü ÌÎÏ-òðàíçèñòîð. Åãî ìîæíî ïåðåâåñòè â îòêðûòîå ñîñòîÿíèå, ïîäàâàÿ óïðàâëÿþùåå íàïðÿæåíèå áîëüøåå, ÷åì ìàêñèìàëüíîå âõîäíîå ïîëîæèòåëüíîå íàïðÿæåíèå, ïðè÷åì è â òàêîì ðåæèìå ðàáîòû òîê çàòâîð-êàíàë áóäåò ðàâåí íóëþ. Òàêèì îáðàçîì, â ýòîé ñõåìå êîììóòàòîðà îòïàäàåò íåîáõîäèìîñòü â äèîäå D è ðåçèñòîðå
×òîáû îõâàòèòü âîçìîæíî áîëüøèé äèàïàçîí âõîäíûõ íàïðÿæåíèé êàê â ïîëîæèòåëüíîé, òàê è â îòðèöàòåëüíîé îáëàñòè, âìåñòî îäíîãî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà ëó÷øå èñïîëüçîâàòü ÊÌÎÏ-ñõåìó, ñîñòîÿùóþ èç äâóõ êîìïëåìåíòàðíûõ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîâ, âêëþ÷åííûõ ïàðàëëåëüíî, êàê, íàïðèìåð, â èíòåãðàëüíîé ñõåìå òóïà
ôèðìû Motorola.
Äëÿ òîãî ÷òîáû ïåðåâåñòè êîììóòàòîð â ñîñòîÿíèå «âêëþ÷åíî», íóæíî ïðèëîæèòü ê çàòâîðó íîðìàëüíî îòêðûòîãî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà
â ñõåìå íà ðèñ. 17.4 ïîëîæèòåëüíîå óïðàâëÿþùåå íàïðÿæåíèå, ðàâíîå ïî ìåíüøåé ìåðå
à ê çàòâîðó òðàíçèñòîðà
òàêîå æå íàïðÿæåíèå, íî ïðîòèâîïîëîæíîå ïî çíàêó. Ïðè ìàëûõ âåëè÷èíàõ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ
îáà ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà áóäóò îòêðûòû. Åñëè âõîäíîå íàïðÿæåíèå âûðàñòåò äî çíà÷èòåëüíîãî ïîëîæèòåëüíîãî óðîâíÿ, âåëè÷èíà
óìåíüøèòñÿ, à âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå òðàíçèñòîðà
óâåëè÷èòñÿ. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî, îäíàêî, íåñóùåñòâåííî, òàê êàê îäíîâðåìåííî óâåëè÷èòñÿ âåëè÷èíà
è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå òðàíçèñòîðà
óìåíüøèòñÿ. Ïðè îòðèöàòåëüíûõ çíà÷åíèÿõ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ òðàíçèñòîðû
è
ìåíÿþòñÿ ðîëÿìè. Äëÿ òîãî ÷òîáû ïåðåâåñòè êîììóòàòîð â ñîñòîÿíèå «âûêëþ÷åíî», íåîáõîäèìî èçìåíèòü ïîëÿðíîñòü óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ.
Ïðè ñìåíå ïîëÿðíîñòè óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ ÷åðåç ïðîõîäíóþ åìêîñòü çàòâîð-êàíàë íà âûõîä ñõåìû êîììóòàòîðà ïåðåäàåòñÿ êîðîòêèé èìïóëüñ íàïðÿæåíèÿ; ýòîò èìïóëüñ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïîìåõó, îñîáåííî ïðè ìàëûõ óðîâíÿõ êîììóòèðóåìîãî íàïðÿæåíèÿ. ×òîáû àìïëèòóäà èìïóëüñà ïîìåõè áûëà íåçíà÷èòåëüíîé,
Ðèñ. 17.4. Ïîñëåäîâàòåëüíûé êîììóòàòîð íà ÊÌÎÏ-ñòðóêòóðå.