Структура цифрового ключа на комплементарной паре полевых транзисторов (К-МОП)
Т1 и Т2 – взаимодополняющие друг друга (комплементарные) транзисторы.
Еп выбирается из условия:
Еп≤|Uзипорт1|+|Uзипорт2|,
То исключается сквозной ток.
Uзипорт1 и Uзипорт2 - пороговые напряжения транзисторов Т1 и Т2 соответственно.
Достоинства цифрового К-МОП ключа
1. Низкое потребление энергии от Еп в статических состояниях.
2. Высокая помехоустойчивость, обусловленная высокой
разницей напряжений на выходе при различных состояниях ключа:
открытое – единицы мкВ;
закрытое – почти +Еп.
3. Повышенное быстродействие, т.к. заряд и разряд конденсатора
Сн происходят через транзисторы Т1 и Т2 большими токами Iст1 и Iст2, соответственно. Чем больше Еп, тем большие отпирающий потенциал на затворах транзисторов, тем выше значения Iст1 и Iст2, а значит и выше быстродействие.
Эти достоинства и отработанность технологии изготовления являются причиной широкого использования К-МОП ключей в интегральной схемотехнике.
Усилители постоянного тока (УПТ).
Дрейф нуля.
Для усиления медленно изменяющихся напряжений или токов необходимы усилители, полоса пропускания которых начинается с нулевой частоты, т.е. fн=0. Такие усилители во многих случаях должны усиливать чрезвычайно слабые сигналы (в области микровольт), поэтому в них приходится применять несколько каскадов усиления.
Соединения каскадов между собой в таких усилителях, а также с источником сигналов, сопряжено с преодолением больших трудностей. Очевидно, что в УПТ в межкаскадных связях не могут быть использованы ни трансформаторы, ни разделительные конденсаторы.
Единственной схемой межкаскадной связи, пригодной для УПТ прямого усиления, является схема гальванической связи.
Однако, наличие такой связи создает, как минимум две проблемы:
1. Согласование режимов работы отдельных каскадов как по постоянному, так и по переменному току.
2. Дрейф нуля – это изменение выходного сигнала, не связанное с воздействием входного сигнала, а обусловленное внутренними процессами в усилителе (температурные и временные изменения параметров усилительных элементов – Iк0, β и т.д.).
Напряжение дрейфа на выходе УПТ может оказаться одного порядка с напряжением полезного сигнала или даже больше его, что приведет к недопустимым искажениям усиливаемого сигнала.
Два вида дрейфа нуля:
- абсолютный дрейф на выходе;
- приведенный дрейф ко входу.
Абсолютный дрейф нуля – это максимальное изменение напряжения на выходе при коротком замыкании на входе.
Приведенный ко входу дрейф равен отношению абсолютного дрейфа к коэффициенту усиления:
Величина Uдр вх ограничивает минимально различимый входной сигнал, т.е. определяет чувствительность усилителя.
Для борьбы с указанными проблемами УПТ прямого усиления применяются специальные схемно-технические решения.
Одним из главных решений повышения устойчивости работы УПТ являются применение балансных (мостовых) схем.