2.4. Переключатель тока

Такой каскад предназначен для переключения тока из одной цепи в другую. Схема переключателя (рис. 2.13) состоит из двух идентичных усилителей на транзисторах Т1 и Т2, связанных эмиттерами. При изменении напряжения uВХ ток IЭ в эмиттерной цепи переключается из цепи транзистора Т1 в цепь транзистора Т2, или наоборот. На базу Т2 подается стабильное опорное напряжение UОП. Напряжение UЭ на эмиттерах приблизительно повторяет большее из двух напряжений: UОП и uВХ.

При uВХ = UОП токи и напряжения в плечах схемы соответственно одинаковы:  iК1 = iК2 » 0,5IЭ ; uК1 = uК2 » ЕК – 0,5IЭ -RK, UЭ = UОПе0, где е0 (десятые доли вольта) – напряжение uбЭ на открытом эмиттерном переходе.

Предположим, что uВХ начинает возрастать от значения uВХ = UОП. При этом напряжение uЭ тоже увеличивается, а так как uб2 = UОП = const, то uбЭ2 уменьшается, т.е. транзистор Т2 начинает запираться. Если считать, что он запрется при uбЭ = 0, то это произойдет, когда uЭ = UОП, т. е. при uВХ = UОП + е0. После запирания транзистора Т2 ток IЭ переключится в цепь транзистора Т1.

Если uВХ начинает уменьшаться от уровня UОП, то напряжение uбЭ1 тоже уменьшается, так как потенциал эмиттеров UЭ задается большим сейчас стабильным напряжением UОП (UЭ = UОПе0). Когда uВХ окажется равным UЭ, т. е. при uВХ = UОПе0 транзистор Т1 запрется и весь эмиттерный ток переключится в цепь транзистора Т2. Заметим, что после изменения uВХ транзисторы в процессе переключения управляются со стороны эмиттеров, т. е. работают как каскады с общей базой.

Элементы схемы переключателя выбраны с таким расчетом, чтобы исключить насыщение транзисторов. Однако в данном случае коллекторные токи транзисторов оказываются в активном режиме достаточно стабильными. Это объясняется стабильностью тока эмиттеров (IЭ = UЭ / RЭ » UОП /RЭ), с которым коллекторный ток каждого транзистора связан коэффициентом a (IК = aIЭ); значения последнего колеблются незначительно (в десятки раз меньше, чем коэффициент b в схеме с общим эмиттером).

Так как транзисторы работают по схеме с общей базой, их постоянная времени ta << tb , а из-за отсутствия насыщения исключается задержка включения транзистора. В результате быстродействие переключателя тока оказывается значительно выше, чем у ключа с общим эмиттером.