Ключевые схемы. 
Основы электроники

Транзисторные ключевые схемы являются основой всей полупроводниковой цифровой схемотехники. Ключевая схема предназначена для коммутации (переключения) тока в нагрузке и содержит источник напряжения питания, нагрузку (резистор R) и ключ (Кл). Полупроводниковый ключ подобен механическому выключателю (рис. 3.6, а). Если ключ идеален, т. е. его сопротивление в разомкнутом состоянии бесконечно велико, а в замкнутом равно нулю, то ток в цепи при разомкнутом ключе / = 0, а при замкнутом I = Е/ R. Пусть за выходное напряжение t/_BbIX принято напряжение между корпусом и точкой К. Тогда при разомкнутом ключе, когда падение напряжения на сопротивлении R отсутствует, потенциал точки К будет равен потенциалу источника Е и, следовательно, ?/_вых = Е.

Когда же ключ замкнут, то падение напряжения на сопротивлении от протекающего по нему тока полностью уравновешивает напряжение источника IR = Е, потенциал точки К равен потенциалу корпуса, принятому за нулевой уровень, и, следовательно, t/_BbIX = 0.

Построив в координатах I—U по точкам Е и Е/R нагрузочную прямую (рис. 3.6, б) и рассматривая ось абсцисс как вольт-амперную характеристику ключа в разомкнутом состоянии, а ось ординат — в замкнутом, придем к выводу, что точка А определяет состояние схемы при замкнутом, а точка В — при разомкнутом ключе. Для идеального ключа коэффициент использования напряжения питания К_и = (t/_B — U_A)/E = 1.

Рис. 3.6. Ключевая схема (я); ее идеальная (б) и реальная (в) характеристики.

Если же ключ неидеальный, то в замкнутом состоянии он обладает хоть небольшим, но внутренним сопротивлением R_BH, а в разомкнутом состоянии — не бесконечно большим, а конечным сопротивлением изоляции R_m (рис. 3.6, в). Точки А и В пересечения нагрузочной прямой с вольтамперными характеристиками реального ключа сместятся по сравнению с идеальным ключом, диапазон изменения выходного напряжения уменьшится до значения AU и, значит, коэффициент использования напряжения К_п = AU/E< 1.