Главная Промышленная автоматика.

128 t-ЛАЁА S

приближении эффективное значение сопротивления в параллельном соединении остается относительно неизменным для биполярных входных сигналов с любой амплитудой.

Комплементарная схема страдает одним серьезным недостатком. Напряжения на входе, превышающие любое из напряжений питания, откроют диод исток - тело соответствующего МОП-транзистора. Это приведет к образованию низкоомной цепи между входом и одним из источников питания, что может вывести прибор из строя в результате чрезмерной перегрузки.

На фиг. 3.38 представлена схемная конфигурация, в которой комплементарные ключевые МОП-приборы Qi и Qz защищены от перенапряжения на входе. Схема препятствует превышению входными сигналами любого из напряжений питания, фиксируя вход Qi и Qz на уровнях (- Ve - Vbe, qs) и (+ Vcc + ViiE, qe) соответственно. Схема защиты симметрична, поэтому мы можем описать ее работу для положительных перенапряжений, зная, что в случае отрицательных перенапряжений схема работает аналогичным образом.

Цепь защиты от положительного перенапряжения состоит из Qe, De, Dj и Qj. Работа этой схемы зависит от диодов исток - тело транзистора Qz, которые нормально смещены в обратном направлении при малых уровнях сигнала. Эти диоды показаны на фиг. 3.38,6. Сначала рассмотрим случай, когда ключ разомкнут (транзисторы Qi и Qz закрыты). В этом состоянии транзистор Qj будет полностью открыт. Если входное напряжение превышает + Vcc, то схема защиты должна сработать прежде, чем диод исток -тело транзистора Qz начнет проводить, то есть функция защитного транзистора ключа Qz заключается в эффективном отпирании, если этот диод может начать проводить. Так как переход эмиттер - база транзистора Qe и диод исток - тело имеют приблизительно равные напряжения прямого смещения (~0,6 В), на первый взгляд может показаться, что между стремлениями к включению транзистора Qe и диода исток - тело транзистора Qz возникает состояние гонки. Однако последовательно с диодом исток - тело включен диод De, что дает дополнительное падение напряжения. Таким образом, для включения диода исток - тело входное напряжение должно по меньшей мере на два диодных потенциала превышать + Vcc, при котором включается транзистор Qe, предотвращая наличие гонок. Диод Dj обеспечивает коллекторное смещение транзистора Qe Vce (нас) в состоянии перенапряжения на уровне приблизительно 0,1 В. Последовательное сопротивление 1 кОм ограничивает ток, текущий через схему защиты в условиях чрезвычайно больших перенапряжений.

Защита от перенапряжения работает также и при замкнутом ключе. В этом случае транзистор Qs, а также Qi и Qz будут



О/лдешиф-

»

Защит от перенапряжения

Вход

: 5 А

Защита от ло- .v ~\

ожительного >

&7

Вход

ротора /г-

i Выход

Фнг. 3.38. Аналоговый КМОП-ключ. о-полная схема; б -схема защиты от положительных перенапряжений.



включены, в то время как Qj и q4 будут выключены. При выключенных транзисторах q7 и q4 подложки обоих п- и р-канального транзисторов «плавают» вместе с входными аналоговыми напряжениями. Эта схема устраняет модуляцию перехода исток- тело и дает в результате постоянное сопротивление во всем установленном диапазоне аналоговых сигналов. Положительное и отрицательное перенапряжения фиксируются на прямое напряжение одного диодного перехода соответственно выше и ниже уровней напряжения питания -f Vcc и - Vee- Аналоговый ключ, который мы только что описали, есть основная схема для применения в мультиплексорах, рассматриваемых в гл. 7.

3.16. КОНФИГУРАЦИИ РЕЗИСТОРНЫХ ЦЕПЕЙ

Специализированные резисторные цепи, предназначенные для работы в переключательных режимах, используются в первую очередь в цифро-аналоговых (ЦА) и аналого-цифровых (АЦ) преобразователях. Эти цепи бывают в основном двух конфигураций: двоично-весовой и многозвенной R - 2R. В данном разделе мы опишем особенности каждой из этих цепей.

Двоично-весовые резисторные цепи

Вероятно, наиболее простая многозвенная цепь - это двоично-весовая резисторная цепь (фиг. 3.39). Каждый резистор в этой, схеме вдвое больше предшествующего резистора и вдвое

T 1

Фиг. 3.39. Цепь с двоично-весовыми резисторами.

меньше последующего. Итак, в общем случае для каждого резистора имеем

(3.87)

/?, = 2-/?„ /=1.2,3,4, п.

Наименьший резистор в многозвенной цепи есть Rx, а 2п- R\ - самый большой, где п - общее число резисторов в цепи. Переключатели на фиг. 3.39 представляют собой устройства на поле-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 [41] 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

0.0036