Диодные ключи

Для переключения (коммутации) напряжений и токов служат т.н. диодные ключи. Эти схемы позволяют при подаче определенного управляющего напряжения замыкать/размыкать электрическую цепь, по которой передается полезный сигнал (ток, напряжение). В простейших ключевых схемах в качестве управляющего может использоваться сам входной сигнал.

На рис. 3.1-6, 3.1-7, 3.1-8 приведено несколько примеров схем коммутации на диодах.

Рис. 3.1-6. Диодный ключ на двух диодах

Рис. 3.1-7. Мостовой диодный ключ

Рис. 3.1-8. Мостовой диодный ключ без развязки коммутируемого сигнала и управляющего напряжения

Схема на рис. 3.1-6 предназначена для использования при малых сопротивлениях источника сигнала и сопротивления нагрузки \(R_н\) Положительное управляющее напряжение подается на аноды диодов \(VD1\), \(VD2\). При правильно подобранных диодах напряжение смещения входного и выходного сигналов лежит в пределах 1...5 мВ.

Дифференциальное сопротивление такого диодного ключа равно сумме дифференциальных сопротивлений используемых в нем диодов и может составлять 1...50 Ом в открытом состоянии.

Основным недостатком схемы на рис. 3.1-6 является прохождение тока управляющего сигнала через нагрузку \(R_н\) и источник сигнала. От такого недостатка свободна схема на рис. 3.1-7. В этой схеме цепь управления имеет развязку с цепью передачи сигнала. Если напряжение управления \(U_{упр}\) равно нулю или имеет полярность, запирающую диодный мост, то ключ разомкнут. При положительной полярности источника управляющего сигнала ключ замыкается. Ток управления в такой схеме проходит только через диоды \(VD1-VD4\) и сопротивление \(R_{упр}\). Учитывая, что для цепи передачи сигнала диодные пары \(VD1\), \(VD2\) и \(VD3\), \(VD4\) включены встречно, напряжение смещения также будет равно разности прямых падений напряжения на диодах (1...5 мВ при правильном подборе диодов).

Отсутствие общей точки у коммутируемого сигнала и источника управления делает использование схемы на рис. 3.1-7 достаточно неудобным. Схема на рис. 3.1-8 лишена этого недостатка. В ней используется два симметричных источника сигналов управления \(+U_{упр}\), \(–U_{упр}\). Эти сигналы подводятся к диодному мосту через разделительные диоды \(VD5\), \(VD6\). Для поддержания диодного моста в запертом состоянии при отсутствии сигналов управления на него через резисторы \(R_{01}\), \(R_{02}\) подаются запирающие напряжения \(+U_0\), \(–U_0\).

Время коммутации у диодных ключей определяется быстродействием применяемых диодов. Обычно используются импульсные или универсальные диоды Шоттки или диоды с накоплением заряда. Существуют интегральные диодные коммутаторы, содержащие в своем составе описанные диодные ключи. Например, микросхемы 265ПП1, 265ПП2, 265КН1, 252КТ1 и др. Однако в настоящее время диодные коммутаторы все более вытесняются коммутаторами на МДП-ключах, которые обладают лучшими показателями. Диодные же схемы могут оказаться полезными только в простейших устройствах и при высоких частотах сигналов (вплоть до диапазона СВЧ). Пример использования диодных ключей в составе переключаемых фильтров основной селекции связного приемника приведен на рис. 3.1-9.

Рис. 3.1-9. Переключаемые фильтры основной селекции для связного приемника