Transistorlüliti: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Suwa (arutelu | kaastöö)
Resümee puudub
1. rida:
'''Transistorlüliti''' (ingl ''analogue switch'') ehk '''elektronlüliti''' (saksa ''Elektronischer Schalter'') on [[elektroonikalülitus]], mis võimaldab tüürsignaali abil avada või sulgeda [[elektriahel]]at, toimides seega nagu näiteks elektromehaaniline [[relee]], kuid ilma liikuvate osadeta ning palju kiiremini. Tüürsignaaliga muudetakse [[transistor]]i(de) [[elektrijuhtivus|juhtivust]] hüppeliselt nii, et lüliti kontaktidevaheline [[takistus]] on kas nullilähedane või võimalikult suur.
[[Pilt:Transistorlüliti.jpg|pisi|Transistorlüliti põhimõtteskeem: ''Vcc'' - toitepinge, ''Vt'' - juhtpinge, ''Rk'' - lülitatav koormus, ''Rb'' - baasiahela takisti, ''Q'' - NPN transistor.]]
 
'''Transistorlüliti''' on [[lülitus]], mis võimaldab tüürsignaali abil avada või sulgeda [[elektriahel]]at. Transistorlüliteid kasutatakse iseseisvate kontaktitute lülituselementidena alalisvoolu ja vahelduvvoolu signaalide lülitamiseks. Transistorlülitid on väikeste mõõtmetega, töökindlad ning neid on võimalik eemalt tüürida. Transistorlüliti takistus peab suletud seisus olema lähedane nullile ja avatud seisus võimalikult suur. Transistorlüliti koosneb enamasti [[transistor]]ist, milleks võib olla bipolaartransistor või väljatransistor, lülitatavast koormusest ja tüürahelas olevast juhtpingeallikast. Rakendades transistori baasile juhtpingeallikast pinge, kutsub see esile transistori baasiahelas voolu. Baasivoolu suurus peab olema piisav, et transistor avaneks.<ref>Lembit Abo. ''Raadiolülitused'', Tallinn: Valgus, 1990, lk 134.</ref>
[[Pilt:Siemens NTBBA 40 183 340-100 - Maxim MAX313CUE-3329.jpg|pisi|200px|Elektronlüliti [[trükkplaat |trükkplaadil]]]]
 
== Ideaalne lüliti ==
Ideaalset lülitit iseloomustavad järgmised omadused.<ref> [https://home.zhaw.ch/~hhrt/EK1/MOSFETalsSchalter/MOSFETalsSchalter.pdf MOS-FET als Schalter] </ref>
*Väljalülitatud olekus on [[takistus]] lõpmatult suur. Sõltumata [[elektripinge|pinge]] suurusest ja polaarsusest [[elektrivool |vool]] puudub (voolutugevus null).
*Sisselülitatud olekus on takistus null. Sõltumata [[elektripinge|pinge]] suurusest ja polaarsusest pingelang lülitil puudub.
*Olekute vahetus (ümberlülitumine) toimub viivituseta ja ühekorraga, ilma siirdemoonutusteta.
*Lüliti tüürimine (sisse- ja väljalülitamise juhtimine) ei vaja [[energia]]t.
 
== Väljatransistoril põhinev lüliti ==
 
[[Pilt:MOSFETlüliti.png|pisi|300px| MOSFET-lüliti põhimõtteskeemskeem]]
 
Transistoritüüpidest täidavad ideaallüliti tingimusi kõige paremini [[väljatransistor]]id ja neist omakorda [[isoleeritud paisuga väljatransistor]]id ehk MOSFET-transistorid. Seejuures on piiravateks tingimusteks, et lülitatav pinge (väljalülitatud olekus) ja vool (sisselülitatud olekus) ei tohi ületada transistorile lubatud väärtusi.
 
Niisugusel transistorlülitil on kaks olulist puudust:
*suur võimsustarve, sest transistori läbib vool kogu sisselülitatud oleku kestel;
*väljalülitumine toimub viivitusega, sest transistorist on vaja välja viia kogu voolust põhjustatud [[elektrilaeng]]; sellest tulenevalt on ümberlülitussagedus piiratud, ka võib laeng väljalülitamisel põhjustada lülitatavas vooluahelas häiriva pingeimpulsi.
 
[[Pilt:CMOSlüliti.png|pisi|300px|Lihtsaima CMOS-lüliti põhimõtteskeem <br> T1 – p-kanaliga, T2 – n-kanaliga]] MOSFET-transistor
 
== CMOS-lüliti ==
Ühe väljatransistoriga lüliti puudustest on vaba [[CMOS]]-lüliti. Niisuguses lülitis kasutatakse p-tüüpi ja n-tüüpi kanaliga transistoride komplementaarset (teineteist täiendavat) paari, mis kokku moodustavad [[CMOS]]-transistori (ingl ''Complementary Metal-Oxide-Semiconductor'').
 
Kõrvaloleval skeemil on kujutatud lihtsaim CMOS-lüliti, mis töötab nagu [[loogikalülitus]]ena tuntud [[EI-loogikaelement | inverter]] vastavalt järgmisele tabelile:
 
{| class="wikitable"
|-
! Pinge sisendis !! p-kanaliga MOSFET<br> T1 !! n-kanaliga MOSFET<br> T2!!Pinge väljundis
|-
| madal (0 V) || T1 avatud (juhtiv) || T2 suletud (mittejuhtiv) || kõrge (5 V)
|-
| kõrge (5 V) || T1 suletud (mittejuhtiv) || T2 avatud (juhtiv) || madal (0 V)
|}
 
CMOS-inverteri kõrval kasutatakse CMOS-NAND- ja CMOS-NOR-[[loogikaelement]]idel põhinevaid skeeme.
 
CMOS-lüliti tarbib voolu ainult sisse- ja väljalülitamise hetkel, sest üks transistoridest on alati suletud (mittejuhtiv). Ümberlülitamise ajal, mis ei kesta üle paarikümne nanosekundi, on osaliselt avatud mõlemad transistorid, kusjuures neid läbiv vool jääb staatilises režiimis (ühekordsel lülitamisel) alla 1 mikroampri. Kuna ümberlülitamisel kulub energiat ka transistoride sisemahtuvuse laadimiseks, siis kasvab energiatarve koos ümberlülitamise sagedusega.
 
Lüliti takistus jääb sisselülitatud olekus vahemikku mõnest oomist mõnekümne oomini ja ulatub väljalülitatud olekus mega- või gigaoomides mõõdetava väärtuseni.
 
==Kasutamine==
CMOS-lüliti on digitaalsete integraallülituste põhiline ehituskivi, kuid erisuguste lülitusvõimalustega lüliteid toodetakse ka eraldi komponentidena, nt ühepooluseline lihtlüliti (SPST, ''single pole single throw''), ühepooluseline ümberlüliti (SPDT, ''single pole double throw'') ja mitmepooluselised lülitid (DPST ON-Off, DPDT ON-ON jt).
 
Transistorlüliti võimaldab suure väljundtakistusega signaaliallikaga lülitada väikese takistusega koormuseid.<ref>Paul Horowitz, Winfield Hill. ''The Art Of Electronics'', New York: Cambridge University Press, 2015, lk 73.</ref>
Transistorlüliteid kasutatakse näiteks releede, ventilaatorite, mootorite ja teiste elektroonika- või elektriseadmete lülitamiseks. Tüürsignaaliallikaks võib olla mikrokontrolleri[[mikrokontroller]]i väljundviik, andur või muu seade, mille väljundsignaaliga soovitakse lülitusilülitamisi teha.
 
== Viited ==
{{viited}}
 
== Välislingid ==
*[https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5299 Selecting the Right CMOS Analog Switch]
 
[[Kategooria:Transistorid]]