Выходные характеристики ИС 4093

Радиолюбительские устройства на микросхеме КМОП 4093Базовые схемы и источники питания

Экспериментатор, разрабатывающий свою схему, должен принять во внимание нагрузочную способность ИС 4093. Интегральные схемы, такие как КМОП 4093, являются маломощными. Даже при питающем напряжении 10 В втекающие и вытекающие токи каждого элемента не превышают нескольких миллиампер (см. таблицу на рис. 1.28).

Рис.1.28. Ток, отдаваемый в нагрузку, зависит от питающего напряжения

Только небольшие нагрузки, такие как светодиод, пьезодинамик, пьезонаушник, могут быть подсоединены напрямую к выходу Для получения большей мощности от интегральных схем КМОП необходимо применять специальные схемы. Например, если в схеме используются не все элементы ИС 4093, вы можете применить свободные логические элементы для усиления. Для увеличения отдаваемой в нагрузку мощности соедините логические элементы параллельно, как показано на рис. 1.29.

Рис.1.29. Логические элементы можно соединять параллельно для увеличения нагрузочной способности

Используя два логических элемента, можно удвоить максимальный ток, а с тремя логическими элементами мы получим в три раза больший ток. При питающем напряжении 10 В схема способна выдавать в нагрузку токи до 10 мА. Большая мощность может быть подана на нагрузку через мостовой каскад, как показано на рис. 1.30. Два или четыре логических элемента можно использовать для подключения аудионагрузки с токами до нескольких десятков миллиампер.

Рис.1.30. Мостовые каскады для работы на большую нагрузку

Однако, если вы хотите подключить нагрузки большей мощности, такие как громкоговорители, реле, лампы и т.п., необходимо еще повысить выходную мощность. Это значит, что нужны специальные выходные каскады. Транзисторы - подходящие компоненты для решения такой задачи. На рис. 1.31 показаны два выходных каскада, которые могут быть использованы для нагрузки с током до 100 мА. В схеме, представлен-ной на рис. 1.31а, используется n-р-n транзистор. Транзистор в этой схеме открывается, когда на базу подана лог. 1. В схеме на рис. 1.31б применен р-п-р транзистор, он открывается логическим нулём.

Используя маломощные транзисторы, мы можем получить диапазон мощности от милливатт до сотен милливатт. Полное сопротивление нагрузки может меняться от 4 до 80 Ом в зависимости от питающего напряжения и назначения устройства. При использовании источника питания 12 В для работы на низкоомную нагрузку можно применить транзисторы средней мощности, такие как 2N2218, ВD135, ТIР31 (все n-р-n) или BD136, ТIР32 (р-n-р). Эти транзисторы должны быть установлены на радиаторах. Выходные токи в таких схемах могут быть до 1 А. Чтобы получить еще больную мощность без перегрузки выхода ИС, можно использовать составной транзистор. Составные транзисторы имеют коэффициент усиления по току от 800 до 10000. Для схем, показанных на рис. 1.32, подойдут транзисторы ТIР120 - TIP122 (n-р-n), TIP115 - TIP117 (р-n-р). Эти транзисторы могут питать нагрузку токами до 3 А и также должны быть смонтированы на радиаторах. Составная транзисторная пара может быть составлена из двух обычных транзисторов, как показано на рис. 1.33. Общий коэффициент усиления по току для этих схем равен произведению коэффициентов усиления транзисторов. Величина сопротивления резистора базы выбирается в диапазоне от 1 до 47 кОм.

Комплементарная пара (транзисторы n-р-n и р-n-р с одинаковы-ми значениями коэффициента усиления по току и другими характеристиками) может быть использована для подключения мощной нагрузки в низкочастотных применениях (рис. 1.34). На рис. 1.34а показана схема маломощного комплементарного выходного каскада на транзисторах, отдающего на громкоговоритель не-сколько сотен милливатт. Большие значения мощности обеспечиваются выходным каскадом, показанным на рис. 1.34б. В этой схеме, питающейся от источника 12 В, использованы транзисторы средней мощности.

К выходу ИС 4093 можно подключить тиристоры и симисторы. Тиристоры с малым управляющим напряжением, такие как TIC106, могут переключаться напрямую выходными сигналами ИС. В схеме, предложенной на рис. 1.35, тиристор подключен через делитель напряжения. Симисторы и менее чувствительные тиристоры могут быть подключены через промежуточный каскад усиления, как показано на рис. 1.36а. Транзисторы использованы для получения большого управляющего тока. Величина сопротивления зависит от уровня переключающего сигнала и назначения схемы.

Наконец, можно использовать мощные полевые транзисторы для получения высокой мощности на выходе. Схема для нагрузки до 10 А показана на рис. 1.36б. Ток нагрузки этой схемы зависит от мощности полевого транзистора. Мощные полевые транзисторы, способные проводить токи до 10 А, могут быть использованы во многих устройствах, описанных в этой книге. Такие типы, как IRF640, IRF720 и др. серии IRF, могут заменить обычные транзисторы и составные транзисторы почти во всех приведенных схемах для достижения более высоких характеристик.