- •В.О. Яцук автоматизовані засоби метрологічного забезпечення
- •16. Кодокеровані міри ємності 174
- •17. Модуль інтелектуального інтерфейсу перетворювачів 212
- •Перелік скорочень, символів та термінів
- •1. Єдність вимірювань та способи її досягнення
- •1.1. Єдність та метрологічне забезпечення вимірювань
- •1.2. Метрологія – фундамент сучасної науки і техніки
- •1.3. Метрологічне забезпечення, основні поняття
- •1.4. Методи метрологічної перевірки
- •1.5. Особливості проведення метрологічної перевірки
- •2. Багатозначні міри електричних величин
- •2.1. Забезпечення безперервного контролю процесів вимірювань
- •2.2. Аналіз можливих шляхів підвищення метрологічної надійності засобів електричних вимірювань
- •2.3. Корекція похибок звт з допомогою кодокерованих мір
- •2.4. Структурні схеми калібраторів активних та пасивних електричних величин
- •3. Міри е.Р.С., напруги та струму
- •3.1. Міри електрорушійної сили та напруги
- •3.2. Міри напруги на основі стабілітронів
- •3.3. Джерела опорної напруги на основі ширини забороненої зони напівпровідника
- •3.4. Перспективні напрямки розвитку джерел опорної напруги
- •4. ПрецИзійні масштабні вимірювальні перетворювачі
- •4.1. Вимоги до масштабних перетворювачів
- •4.2. Способи коригування випадкових похибок масштабних перетворювачів
- •4.3. Підсилювачі з мдм–перетворенням
- •4.4. Корекція випадкових похибок в підсилювачах з періодичною корекцією дрейфу
- •4.5. Широкосмугові двоканальні підсилювачі
- •4.6. Пристрої гальванічного розділення
- •5. Прецизійні генератори синусоїдної напруги
- •5.1. Методи побудови генераторів та їх основні характеристики
- •5.2. Низькочастотні rс-генератори
- •5.3. Способи стабілізації амплітуди коливань
- •5.4. Високочастотні lc-генератори
- •5.5 Стабілізація частоти генераторів
- •6. Функціональні генератори
- •6.1. Методи побудови, основні технічні характеристики
- •6.2. Помножувачі ємності
- •6.3. Перетворювачі трикутник–синус
- •6.1. Методи побудови, основні технічні характеристики
- •6.2. Помножувачі ємності
- •6.3. Перетворювачі трикутник–синус
- •7. Комутаційні елементи
- •7.1. Заступна схема комутаційних елементів
- •7.2. Електромеханічні комутаційні елементи
- •7.3. Комутаційні елементи на біполярних транзисторах
- •7.4. Комутаційні елементи на польових транзисторах
- •7.5. Оптоелектронні ключі
- •8. Кодокеровані подільники напруги та струму
- •8.1. Резистивні ккп
- •8.2. Ккп з широтно–імпульсною модуляцією (шім)
- •8.3. Ккп на базі магнітних компараторів постійного струму
- •8.4. Індуктивні ккп
- •9. Методи побудови калібраторів постійного струму і напруги постійного струму
- •9.1. Принципи побудови калібраторів
- •9.2. Калібратори на базі магнітних компараторів постійного струму
- •9.3. Калібратори на базі індуктивних подільників напруги
- •9.4. Калібратори на основі подільників з шім-перетворенням
- •9.5. Розширення границь відтворення напруг постійного струму
- •9.6. Розширення границь відтворення постійного струму
- •9.7. Структури серійних калібраторів напруги постійного струму та постійного струму
- •9.8. Характеристики серійних калібраторів постійної напруги і струму
- •10. Калібратори змінних напруги та струму
- •10.1. Функціональна схема калібраторів змінних напруг і струму
- •10.2. Система автоматичного регулювання амплітуди гоч
- •10.3. Стабілізація частоти методом синтезу частот
- •10.4. Вдосконалення підсилювачів високої напруги
- •11. Багатозначні кодокеровані міри опору
- •11.1. Особливості вимірювання та відтворення електричного опору
- •Значення вимірювальних струмів та напруг для різних значень відтворювальних опорів
- •11.2. Традиційні міри електричного опору
- •11.3. Кодокеровані магазини опору
- •11.4. Кодокеровані магазини провідності
- •12. Імітатори електричного опору
- •12.1. Методи імітації електричного опору
- •12.2. Низькоомні імітатори опору
- •12.3. Середньоомні імітатори опору. Автоматизований вибір піддіапазонів відтворення
- •12.4. Кодокеровані високоомні міри
- •13. Дистанційне передавання значень електричного опору
- •13.1. Підвищення метрологічної надійності резистивних вимірювальних каналів
- •13.2. Чотирипровідні кодокеровані імітатори опору
- •13.3. Кодокеровані імітатори активного електричного опору
- •13.4. Аналіз частотних властивостей імітаторів активного опору
- •13.5. Коригування похибок кодокерованих мір для дистанційного передавання значень опору
- •14. Методи побудови кодокерованих мір імпедансу
- •14.1. Трансформаторні міри імпедансу
- •14.2. Коригування похибок трансформаторних мір імпедансу
- •14.3. Активні імітатори імпедансу
- •14.4. Міри реактивності на потенційно-стійких елементах
- •14.5. Міри кодокерованих реактивностей із втратами
- •15. Кодокеровані Міри індуктивності
- •15.1. Міри індуктивності і взаємоіндуктивності (однозначні та з ручним управлінням)
- •15.2. Вимоги до кодокерованих мір індуктивності
- •Параметри кодокерованої міри індуктивності
- •15.3. Аналіз традиційних шляхів реалізації кодокерованих мір індуктивності
- •15.4. Обґрунтування методу побудови кодокерованих мір індуктивності
- •15.5. Особливості побудови широкодіапазонних кодокерованих мір індуктивності
- •15.6. Аналіз похибок кодокерованих мір індуктивності
- •16. Кодокеровані міри ємності
- •16.1. Однозначні та багатозначні з ручним керуванням міри ємності
- •16.2. Кодокеровані міри ємності
- •16.3. Помножувачі ємності
- •Для вхідного вузла схеми запишемо два рівняння Кірхгофа
- •16.4. Розширення діапазонів відтворення кодокерованих мір ємності
- •17. Модуль інтелектуального інтерфейсу перетворювачів
- •17.1. Основна мета впровадження стандарту ieee–p1451
- •17.2. Коротка історія виникнення інтелектуального інтерфейсу
- •17.3. Ключові технічні особливості
- •17.4. Модуль інтелектуального інтерфейсу
- •17.5. Сторінки електронних даних перетворювачів
- •17.6. Цифровий Інтерфейс
- •17.7. Функції дій “Plug and Play”
- •17.8. Шифрування фізичних одиниць в інтерфейсі іеее-1451.2
- •Шифрування фізичних одиниць в інтерфейсі іеее-1451.2
- •Канал седп
- •Перелік посилань
- •Навчальне видання
- •Автоматизовані засоби метрологічного забезпечення
7.4. Комутаційні елементи на польових транзисторах
В сучасних ключах в основному використовуються польові транзистори з ізольованим від напівпровідника затвором (рис. 7.8), які отримали спеціальну
Рис. 7.8. Структура МДН-транзистора
назву МДН-транзистори (польові транзистори із структурою метал-діелектрик-напівпровідник) [54-57, 62, 63, 66-70]. Позитивними властивостями таких транзисторів є надзвичайно великий опір (1013…1017) Ом зі сторони затвора, незалежність його значення від напруги управління, принципова відсутність залишкових напруг в комутованому колі. До недоліків цих транзисторів слід віднести наявність зворотно зміщених p-n переходів витік-підкладка та стік-підкладка, що спричинює появу зворотних струмів та шунтувальних зворотних опорів цих переходів. Потенціал підкладки суттєво впливає на параметри МДН-транзисторів і фактично відіграє роль другого затвору. Додатна для каналу р-типу та від’ємна для каналу n-типу напруга підкладки збільшують опір каналу та напругу відсічки [66].
Опір каналу польового транзистора із структурою МДН подано, як (рис. 7.8.а) [66]
, (7.12)
де - питома крутизна польового транзистора (розмірність [А/В2]); - коефіцієнт впливу підкладки; - порогове значення напруги затвор–витік ; - напруга підкладки.
Мінімальні значення опору замкненого ключа =20...30 Ом, а в потужних МДН–транзисторах – до декількох десятих ома. Вираз вихідної напруги комутатора подамо як , де - опір навантаження.
Аналіз виразу (7.12) показує, що для зменшення методичної складової похибки комутатора
, (7.13)
слід зменшувати опір ключа і (або) збільшувати опір навантаження. Наприклад, при =10 кОм та =25 Ом, , а при =100 кОм – 0,02 % .
Рис. 7.9. Схема ключа на основі польових транзисторів із МДН-структурою (а), еквівалентна схема для постійного струму (б) та для врахування комутаційних викидів (в)
Статична схема заміщення МДН–транзистора подана на (рис.7.9.б). На постійному струмі (рис. 7.9.б) слід враховувати опір замкненого та розімкненого ключа, а також зворотні струми та опори зворотно зміщених p-n переходів витік–підкладка та стік–підкладка. Типові значення вказаних параметрів для комутаторів на основі сучасних МДН–транзисторів: Для розрахунку похибок, спричинених комутаційними викидами, слід враховувати міжелектродні ємності (рис. 7.9.в), витік–затвор , стік–затвор , стік–підкладка та витік-підкладка, значення яких складає десяті долі одиниці пікофарад. Слід зазначити, що опір каналу (див. (7.12)) залежить від значення комутованої напруги, що спричиняє нелінійність передавальної функції комутатора. Для зменшення нелінійності опору каналу може застосовуватися включення двох паралельно з’єднаних МДН-транзисторів різного типу провідності (рис. 7.10) [54-57, 66-70]. Тут зміна впливає на опір каналу
Рис. 7.10. Схема ключа на основі комплементарних МДН-транзисторів
кожного із транзисторів протилежно. Якщо обидва транзистора Т1 і Т2 ідентичні, то , і немає нелінійної складової за рахунок напруги , а сам опір каналу зменшується в 2 рази.
Вітчизняна промисловість випускає багато типів МДН-комутаторів серії К543, К190, К590, К591. Фірма Analog Device серійно виготовляє аналогові комутатори з типовим значенням опору замкненого каналу 2,5 Ом в температурному діапазоні від -40 до +85 0С та при напрузі живлення лише 5 В. Як правило, в сучасних мікросхемах МДН–комутаторів передбачена можливість безпосереднього стикування з ТТЛ–мікросхемами. Може бути до 16 вхідних каналів на один 8 2, 4 2 і т.п [67-70].