Схема переключения RX/TX на полевых транзисторах

9 марта 2021

Бродя по просторам интернета, я наткнулся на блог немецкого радиолюбителя-конструктора Peter, DK7IH. На сайте вы найдете описание трансиверов Midi6, Gimme Five, и других конструкций за авторством Peter. Изучая эти проекты, меня особенно заинтересовала схема переключения RX/TX на полевых транзисторах. Такая схема ранее мне не встречалась, поэтому было решено изучить ее более внимательно.

Вот схема:

Схема переключения RX/TX на полевых транзисторах

Нечто подобное обычно используются в трансиверах. В моем SSB-трансивере на 40 метров аналогичная схема построена на реле RT314012. Схема управляется кнопкой PTT на тангенте. Когда кнопка не нажата, питание подается на шину RX_12V, а шина TX_12V обесточена. При нажатии кнопки питание исчезает с шины RX_12V и появляется на TX_12V.

Принцип работы легко понять, если подсмотреть в шпаргалку по полевым транзисторам. Здесь используется два P-канальных транзистора. В начальный момент времени затвор Q1 подтянут к плюсу, и транзистор закрыт. В связи с этим затвор Q2 подтянут к минусу. Транзистор открыт, и мы имеем питание на RX_12V. При нажатии PTT затвор Q1 притягивается к земле, и транзистор открывается. Затвор Q2 притягивается к плюсу, и транзистор закрывается. Так питание исчезает с RX_12V и появляется на TX_12V. Конденсатор С1 стоит для защиты от дребезга.

Q1 и Q2 не подписаны на схеме, потому что их выбор не критичен, впрочем, как и номиналы R1-R3. В качестве Q1 и Q2 Peter использовал IRF9540 (Id = 19 А, Rds(on) = 0.2 Ом). Как автор поясняет в комментариях к посту, просто у него большой запас этих транзисторов. Во многих случаях подойдут более дешевые IRF9510 (4 А, 1.2 Ом). У меня в запасах нашлись только IRF4905 (42 А, 0.02 Ом), поэтому схема тестировалась на них:

Схема переключения RX/TX на макетной плате

Все работает в соответствии с ожиданиями. Зеленый светодиод загорается на прием, красный — на передачу. При пропускании через транзисторы тока в 2.5 А они даже не греются. Что не удивительно, ведь при этом рассеивается лишь:

>>> I = 2.5
>>> Rds_on = 0.02
>>> pow(I,2)*Rds_on
0.125

… 125 мВт. Будьте однако внимательны при использовании других транзисторов. Кстати, никто не говорил, что Q1 и Q2 должны быть одинаковыми.

Подключим щупы осциллографа к RX_12V и TX_12V, затем понажимаем PTT. В первом приближении все выглядит неплохо:

Осциллограмма схемы переключения RX/TX

Но только до тех пор, пока мы не приблизим момент перехода из RX в TX:

Осциллограмма перехода из RX в TX

… или из TX в RX:

Осциллограмма перехода из TX в RX

Цена деления на последних двух скриншотах составляет 2 В по вертикали и 10 мкс по горизонтали. Отчетливо видно, что напряжение присутствует одновременно как на RX_12V, так и на TX_12V. Данная особенность не является фатальным недостатком. Так в уже упомянутом SSB-трансивере шина RX_12V используется лишь для отключения УНЧ во время передачи. Если выключить его чуть позже или включить чуть раньше, ничего страшного не произойдет. Тем не менее, про данную особенность стоит помнить.

Другой минус МОП-транзисторов по сравнению с реле — это отсутствие гальванической развязки. Но здесь это вряд ли имеет значение, поскольку транзисторы управляются кнопкой, а не микроконтроллером. В остальном же схема имеет сплошные плюсы. Полевые транзисторы стоят дешевле аналогичного реле, работают бесшумно, не подвержены механическому износу и практически не потребляют тока.

Дополнение: Схема нашла применение в трансивере HBR.

Метки: .