Логічний ключ з квазілінійних навантаженням.
Електрична схема ключа:
У логічному ключі з квазілінійних навантаженням, навантажувальний транзистор повинен працювати в крутий області. Тому на роботу такого ключа накладається умова:
,
де
Тоді при підстановці цих значень в умову, а також після перетворення нерівності, отримаємо:
при цьому напруга зміщення затвора навантажувального транзистора намагаються брати не дуже великим. Струм протікає через транзистор навантажувальний описується виразом:
Для простоти аналізу схеми, будемо припускати, що
,
тобто транзистор працює на кордоні між крутий і пологої областями. При цьому допущення ток навантажувального транзистора перетворюється на вираз:
Також для простоти будемо вважати, що
Спільна ВАХ ключа показана на рис.1. Щоб побудувати передавальний характеристику логічного ключа, необхідно розібрати роботу ключа в трьох характерних точках (областях) ВАХ.
1.
У цій області ключовий транзистор закритий, значить напругу на виході дорівнює рівню логічної 1
.
2.
Струм протікає через транзистор навантажувальний дорівнює струму ключового транзистора працює в пологої області:
, При.
Тоді залежність вихідної напруги від вхідного, визначається як
і є лінійною залежністю.
Напруга між другим і третім областями, знаходиться при накладанні умови роботи транзистора на кордоні між похилою і крутий областями:
.
Прирівнюючи два останні формули, отримаємо граничне напруження
3.
Тут ключовий транзистор працює в крутий області, отже
.
Висловити з цієї формули вихідна напруга досить складно, але можна висловити вхідна напруга від вихідного, а потім проаналізувати його.
.
Щоб сказати яка це залежність, краще спочатку цю формулу апроксимована. Так як в третій області напруги на виході малі і близькі до нуля, то відповідними членами в рівнянні можна знехтувати:
, Тепер можна висловити вихідна напруга
і ця залежність є гіперболічної.
В результаті уважного розгляду трьох характерних областей роботи логічного ключа, була побудована на рис.2 передавальна характеристика цього ключа.
Отримані характеристики логічного ключа з квазілінійних навантаженням: