Оконный транзисторный ключ

Microchip 2N7000

Приведены схемы и описан принцип работы оконного транзисторного ключа, позволяющего переключать выход ключа с состояния «лог. 0» на «лог. 1» при наличии на входе устройства сигнала определенного уровня, попадающего в окно прозрачности. Предусмотрена возможность регулирования как минимального уровня входного напряжения, способного переключить ключ, так и ширины окна прозрачности.

Оконный транзисторный ключ предназначен для преобразования входного аналогового сигнала определенного уровня в цифровой. При подаче на вход такого ключа сигнала, например, пилообразной формы при низком уровне входного сигнала на выходе устройства поддерживается напряжение, равное «лог. 0». При превышении некоторого заданного значения уровня входного сигнала ключ переключается, и выходное напряжение ключа становится равным «лог. 1». При последующем росте напряжения и преодолении высоты заданного окна прозрачности (достижения второй границы переключения) оконный транзисторный ключ снова переключает свое состояние. На его выходе устанавливается значение «лог. 0».

На Рисунке 1 изображён один из примеров практического воплощения оконного транзисторного ключа. При низком уровне входного напряжения транзистор VT1 2N7000 закрыт. Уровень входного напряжения, при котором транзистор VT2 BC557 переключается из открытого состояния в закрытое, задается регулировкой потенциометра R3. При низком уровне входного напряжения этот транзистор открыт, следовательно, открыт и транзистор VT3 2N7000. На стоке этого транзистора вновь будет уровень «лог. 0».

Электрическая схема оконного транзисторного ключа.
Рисунок 1. Электрическая схема оконного транзисторного ключа.

При росте напряжения положительной полярности на входе и превышении порога переключения транзистора VT2 транзистор VT3 закрывается, на его стоке устанавливается уровень «лог. 1».

При дальнейшем росте входного напряжения в зависимости от положения движка потенциометра R2 напряжение на затворе транзистора VT1 2N7000 достигает значения 2 В (порог переключения для этого типа транзистора). Транзистор VT1 открывается, и на выходе транзисторного ключа вновь устанавливается значение «лог. 0», Рисунок 2. Регулировкой потенциометра R2 шириной окна переключения оконного транзисторного ключа можно плавно управлять.

Динамика процессов на входе и выходе оконного транзисторного ключа при подаче на его вход линейно нарастающего напряжения.
Рисунок 2. Динамика процессов на входе и выходе оконного
транзисторного ключа при подаче на его вход
линейно нарастающего напряжения.

Особенностью оконного ключа, Рисунок 1, является то, что минимальный уровень напряжения первого порога переключения составляет 2 В (определяется свойствами используемых в схеме MOSFET). Снизить значение этого порога до минимума можно простой заменой полевого транзистора VT3 на биполярный, Рисунок 3. Крутизна переднего фронта переключения при этом размывается.

Вариант оконного транзисторного ключа с минимальным порогом переключения.
Рисунок 3. Вариант оконного транзисторного ключа с минимальным
порогом переключения.

Для получения крутых фронтов выходного сигнала рекомендуется дополнительно использовать на выходе устройства повторитель напряжения на КМОП или ТТЛ микросхеме.

Оконные транзисторные ключи могут быть использованы для преобразования аналоговых сигналов заданного уровня в цифровую форму для управления различными устройствами. При использовании нескольких оконных транзисторных ключей, настроенных на разные пороги (окна) прозрачности, можно получить многоканальное устройство избирательного управления нагрузками.

Материалы по теме

  1. Datasheet Microchip 2N7000

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

42 предложений от 24 поставщиков
Транзисторы 2N7000 (MOSFET, 60V, 0.4А, TO-92) - кремниевые, полевые МДП, тип канала - n. Применяются в качестве электронных ключей.Корпус TO-92, с...
VN0606L (ST-2N7000)
STMicroelectronics
0,69 ₽
ЗУМ-СМД
Россия
2N7000L-T92-B
Unisonic Technologies
1,64 ₽
2N7000
DC Components
от 2,46 ₽
LifeElectronics
Россия
2N7000RLRMG
ON Semiconductor
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Мне кажется, что подобную функцию двухпорогового компаратора можно получить из 2-х логических элементов, размещённых в одном корпусе, например, SOT23-6
  • те использовать предназначенные для этих задач компараторы религия не позволяет?
  • Вы слишком привыкли использовать готовые блоки, купленные с алиэкспресса. Или вот например компараторы. Конечно, в радиолюбительских целях применить компаратор обычно выгодней, чем изощряться с транзисторами. Ну а думать то совсем разучились?! Те же компараторы и модули с алиэкспресса ведь кто-то разработал: придумал транзисторную схему, скомпоновал на кристалл микросхемы с учётом технологии производства микросхем, итд. Можно из таких 3-транзисторных блоков изготовить топологию микросхемы, которая будет иметь не двоичную, а троичную или квадро логику. Это лишь как пример, практическое применение конечно под вопросом, целесообразно ли.
  • конечно есть много как их сейчас называют диайващиков обожающих применять в своих поделиях палки и фекальный клей, прилагают массу усилий, что бы что-то там изваять , но на выходе как обычно получаются только палки перемазанные овном. и эта схема из того же места. достаточно понимать, что есть компаратор, как он работает , как работает окно, и как работает гистерезис, что бы забыть о этой схеме раз и на всегда.
  • Гм...По большому счету мы все тут пытаемся применять в своих поделках палки и фекальный клей с али, прилагая массу усилий, чтобы что-то там изваять... А в СССР мы занимались тем же самым, только ввиду недоступности али пытались изваять из МП25... и даже с отломанными выводами.... Ничего не поделаешь, таково отечественное радиолюбительство, и в хобби оно, к сожалению, превратится еще очень нескоро.
  • вот только за страшилки не надо..., мы наверно в разных СССР жили, МП39..МП42 не паяных сколько себя помню в радиокружке лежал полный полиэтиленовый пакет килограмма на 3..4 ,П213 так же, МП25..26 с вообще за транзисторы не считали, кт315 было по пару сотен с рапая, вот 361 да был в дефиците. и это все притом что магазина радиодеталей в городе вообще не было. только причем здесь радиолюбительство не понятно, если схема откровенное овно, что вас смущает в том , что это сказано открыто.
  • Да, наверное в разных... Потому как у меня кт361 было немеряно, а кт315 не было. Зато были П16Я !!!. :) Радиолюбительство здесь при том, что оно есть процесс, а Вы оцениваете статью по результату. А результат в радио[U]любительстве[/U], в отличие от профессии, не только вторичен, но и вообще может не иметь никакого значения. К примеру, ваял автор нечто "для дома, для семьи" и неожиданно получил "оконный транзисторный ключ"! О чем возрадовался и поделился удачной находкой с нами. Что ИМХО можно только приветствовать. Считаете, что это не лучшее решение? Очень может быть, только ведь автор вроде нигде и не заявлял, что оно лучшее...
  • Поддерживаю DmitriyVDN. Проблема с этой схемой ещё и в том, что три транзистора стоят немного дороже, чем спаренный компаратор в корпусе SO8, например LM393. Включив два компаратора параллельно, можно получить искомое устройство. И если важны скорость и фронты импульсов, то я бы выбрал интегральную микросхему. К тому же, пороги переключения транзисторов могут отличаться, если придётся повторять эту схему, что не очень хорошо для настройки. Разучиться думать очень сложно. Но упростить рутинные процедуры (например, сборки компараторов) - в этом весь смыл эволюционного развития. Образно говоря, добывать огонь трением дерева о дерево больше не нужно. Разве что в учебных целях. При изучении транзисторов. Для чего, собственно, автор и придумал эту схему. А само название "транзисторный ключ" подразумевает управление какой-либо нагрузкой.
Полный вариант обсуждения »