Схемы коммутаторов на диодах и принцип их работы

Схемы коммутаторов на диодах и принцип их работы основаны на нелинейном свойстве полупроводникового диода изменять сопротивление в зависимости от полярности управляющего напряжения. При прямом смещении диод открыт и пропускает информационный сигнал с минимальным затуханием. При обратном смещении диод закрыт, обладая высоким сопротивлением, и блокирует прохождение тока. Рассматривая схемы коммутаторов на диодах, выделяют последовательные, параллельные и мостовые ключи, широко применяемые в радиотехнике.

Разбор по случаям

Примеры

Однодиодный последовательный переключатель. В этой схеме полупроводниковый диод включен между источником и нагрузкой. Когда управляющее напряжение $U_{ctrl} > 0.7$ В, диод открывается, а его сопротивление падаёт до единиц Ом, передавая сигнал $U_{in}$ на выход. При $U_{ctrl} < 0$ В диод заперт, поэтому сигнал отсекается. Такие схемы коммутаторов на диодах отличаются простотой, но требуют учета барьерной емкости диода.

Четырехдиодный мостовой коммутатор. Схема содержит четыре диода, соединенных в мост. Входной сигнал подается в одну диагональ, а выходной снимается с другой. Управляющий ток от источника открывает все диоды одновременно, создавая низкоомный путь для аналогового сигнала любой полярности. При смене полярности управления диоды запираются, обеспечивая высокую развязку между входом и выходом цепи.

Частые ошибки

• Игнорирование барьерной емкости запертого диода, из-за чего высокочастотный сигнал просачивается на выход.
• Превышение максимально допустимого прямого тока диода при подаче мощного управляющего импульса.
• Отсутствие разделительных конденсаторов, приводящее к попаданию постоянного управляющего напряжения в цепь сигнала.

Коротко

Изучив схемы коммутаторов на диодах и принцип их работы, можно эффективно проектировать высокочастотные ключи и селекторы каналов. Надежность таких устройств зависит от правильного выбора диодов и грамотной подачи управляющего смещения.