Аналоговый переключатель

 

Изобретение относится к импульсной технике. Аналоговый переключатель содержит КМДП-ключ 1, состоящий из ВДП-транзисторов 2, 3 с каналами разного типа проводимости, формирователь 5 напряжения , состоящий из резисторов 6-10, МДП-транзисторов 11-13 р-типа, МДП- транзисторов 14-16 п-типа и диодов 17, 18, устройство 4 управления, состоящее из КМДП-инверторов 27, 28, ЩП-тpaнзиcтopoв 29-31, управляющую шину 32 шины 33, 34 питания, выходные шины 20, 25, 26, входную шину 19, общую шину 24, Аналоговый переключатель имеет расширенный диапазон коммутируемых напряжений при сохранении амплитуды управляющих напряжений К ЩП-ключа, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

.Ф

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYBËÈH

„„SU„„1385288 А1 (51) 4 Н 03 К 17/687

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н A ITOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ состоящий из Г1ДП-транзисторов

2, 3 с каналами разного типа проводимости, формирователь 5 напряжения, состоящий из резисторов 6-!О, МДП-транзисторов 11-13 р-типа, МДПтранзисторов 14-16 п-типа и диодов

17, 18, устройство 4 управления, состоящее из КИДП-инверторов 27, 28, ЩП-транзисторов 29-31, управляющую шину 32, шины 33 34 питания, выходные шины 20, 25, 26, входную шину 19, общую шину 24. Аналоговый переключатель имеет расширенный диапазон коммутируемых напряжений при сохранении амплитуды управляющих напряжений

КГ1ДП-ключа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (21) 4128354/24-21 (22) 04.10.86 (46) 30.03.88, Бюл. У 12 (72) Я.М. Великсон и И,И, Рыбкин (53) 621.382(088.8) (56) Патент США Г"- 3866064, кл. Н 03 К 17/00, 11.02 ° 75.

Г1икросхема KP 590 КН5. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. M.: Радио и связь, 1985, с. 374. (54) АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Аналоговый переключатель содержит КМДП-ключ 1, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ ":—

1385288

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах электронной коммутации аналоговых сигналов, в измерительных системах и системах передачи данных.

Цель изобретения — расширение диапазона коммутируемых напряжений при сохранении амплитуды управляющих напряжений КМДП-ключа путем введения управляемого аналоговым сигналом формирователя напряжения, содержащего шесть МДП-транзисторов, пять резисторов и два диода, напряжение на выход- 15 ных шинах которого регулируется в зависимости от величины и знака аналогового сигнала и используется как напряжение питания устройства управления КМДП- ключом, в результате чего на управляющие клеммы устройства управления подаются несимметричные потенциалы, обеспечивающие нормальную работу КМДП-ключа в открытом и закрытом состояниях в большем диапазоне 25 аналоговых сигналов при одной и той же максимальной разности потенциалов на управляющих клеммах.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства. 30

Аналоговый переключатель содержит

КМДП-ключ 1, состоящий из двух МДПтранзисторов 2 и 3 с каналами разного типа проводимости, устройство 4 управления и формирователь 5 напряжений.

Формирователь 5 напряжений состоит из пяти резисторов 6-10, трех МДПтранзисторов р-типа 11-13, трех МДПтранзисторов и-типа 14-16 и двух диодов 17 и 18.

Разноименные токовые электроды

МДП-транзисторов 2 и 3 КМДП-ключа 1 объединены и подключены соответственно к входной 19 и выходной 20 шинам устройства. 45

Управляющая клемма 21 формирователя 5 напряжения соединена с входной шиной 19 устройства. Клемма 22 положительного источника питания подключена к первым выводам первого 6 и второго 7 резисторов, истоку и подложке первого МДП-транзистора 11 ртипа, а клемма 23 отрицательного источника питания подключена к первым выводам четвертого 9 и пятого 10 резисторов, истоку и подложке второго

МДП-транзистора 15 п-типа.

Истоки и подложки второго 12 и третьего 13 МДП-транзисторов р-ч ипа, а также первого 14 и третьего 16

МДП-транзисторов, и-типа подключены к общей шине 14 устройства.

Второй вывод второго резистора 7 соединен с затвором первого МДП-транзистора 11 р-типа и стоком первого

МДП-транзистора 14 п-типа, а второй вывод пятого резистора 10 соединен с затвором второго МДП-транзистора 15 и-типа и стоком третьего МДП-транзистора 13 р-типа.

Сток первого МДП-транзистора 11 р-типа соединен с общей точкой первого 6 и третьего 8 резисторов и подключен к первой выходной шине

25 формирователя 5 напряжения. Сток второго МДП-транзистора 15 и-типа соединен с общей точкой третьего 8 и четвертого 9 резисторов и подключен к второй выходной шине 26 формирователя 5 напряжения.

Катод первого диода 17, затвор первого МДП-транзистора 14 и-типа и сток второго МДП-транзистора 12 р-типа объединены. Анод второго диода 18, затвор третьего МДП-транзистора 13 и сток третьего МДП-транзистора 16 п-типа также объединены.

Анод и катод соответственно первого 17 и второго 18 диодов, а также затворы второго МДП-транзистора

12 р-типа и третьего МДП-транзистора

16 п-типа объединены и подключены к управляющей клемме,21 формирователя

5 напряжений.

Устройство 4 управления содержит первый 27 и второй 28 КМДП-инверторы и три МДН-транзистора 29-31. Вход первого КИДП-инвертора 27, являющийся входом устройства управления, подключен к управляющей шине 32 устройства. КМДП-инверторы 27 и 28 и три последовательно соединенные МДП-транзистора 29-31 включены между первой

33 и второй 34 шинами питания устройства 4 управления, которые подключены соответственно к первой 25 и второй 26 выходным шинам формирователя

5 напряжения. (Выход первого KNISH-инвертора 27 подключен к входу второго КМДП-инвертора 28, затвору третьего МДП-транзистора 31 е каналом п-типа, исток которого подключен к второй шине 34 питания устройства управления и к первой управляющей клемме 35 устройства управления, которая соединена с затвором р-канального МДП-транзи10 стора 2 КИД11-ключа . Выход второ го

ЮЩП-инвертора 28 соединен с затворами первого МДП-транзистора 29 с каналом р-типа, исток которого подключен к первой шине 33 питания уст5 рой ства 4 управления, и второго МДПтранзистора 30 с каналом п-типа, а также со второй управляющей клеммой

36 устройства управления, которая соединена с затвором ивЂ,канального

МДЛ-транзистора 3 КМДП-ключа 1.

Точка соединения первого МДП-транзистора 29 с каналом р †ти и второ- го МДП-транзистора 30 с каналом п15 типа подключена к третьей управляющей клемме 37 устройства управления, которая соединена с подложкой р-канального МДП-транзистора 2 КМДП-ключа 1.

Точка соединения второго МДП-тран20 зистора 30 с каналом п-типа и третьего МДП-транзистора 31 с каналом итипа подключена к четвертой управляющей шине 30 устройства управления, которая соединена с подложкой и-ка25 нального МДП-транзистора 3 КМДП-ключа 1.

Устройство 4 управления может также содержать другие элементы, например, для предварительного формирова30 ния уровней управляющего сигнала, подаваемых на управляющую шину 32 устройства.

Аналоговый переключатель работает следующим образом.

Формирователь 5 напряжения формирует на выходных шинах 25 и 26 напряжение, которое служит напряжением питания устройства 4 управления, Последнее формирует на управляющих клеммах

35-38 сигналы, которые необходимы для 40 отпирания и запирания КМДП-ключа.

Когда на управляющую шину 32 устройства подан сигнал высокого уровня, на выходе первого КМДП-инвертора

27 и, следовательно, на первой управляющей клемме 35 устройства управления устанавливается напряжение, соответствующее напряжению на второй выходной шине 26 формирователя 5 напряжения. Это напряжение в соответ- 50 ствии с отрицательным источником питания, подключенным к клемме 23 имеет отрицательное значение, Следовательно, р-канальный МДП-транзистор

2 КМДП-ключа 1 открыт. 55

Одновременно на выходе второго

КМДП-инвертора и, следовательно, на второй управляющей клемме 36 устройства управления устанавливается напряжение, соответствующее напряжению на первой выходной шине 25 формирователя 5 напряжения. Это напряжение имеет положительное значение и, следовательно, и-канальный МДП-транзистор 3 КИДП-ключа также открыт. ИДПтранзисторы 29 и 31 с каналами соответственно р- и и-типа при этом за— крыты, и подложки ИДП-транзисторов 2 и 3, подключенные к третьей 37 и чет. вертой 38 управляющим клеммам устройства управления, изолированы от напряжений на шинах питания 33 и 34 устройства 4 управления. Аналоговый сигнал с входной шины 19 устройства через открытый КМДП-ключ 1 проходит на выходную шину 20 устройства и в нагрузку. Когда на управляющую шину

32 устройства подан сигнал низкого уровня, на первой 35 и второй 36 управляющих клеммах устройства управления формируются сигналы соответственно положительной и отрицательной полярности, в результате чего КМДПключ 1 закрыт. МДП-транзисторы 29 и

31 при этом открыты, и на подложки

МДП-транзисторов 2 и 3 КМДП-ключа 1 с третьей 37 и четвертой 38 управляющих клемм устройства 4 управления подаются запирающие потенциалы. В результате МДП-транзисторы КМДП-ключа 1 находятся в закрытом состоянии при любых значениях аналогового сигнала.

Напряжения, подаваемые на управляющие клеммы ЩЦП-ключа 1, в зависимости от величины и знака аналогового сигнала регулируются формирователем 5 напряжения, который работает следующим образом.

Первый 6, третий 8 и четвертый 9 резисторы образуют делитель напряжения, который включен между клеммами

22 и 23 положительного и отрицательного источников питания. Величина сопротивлений этих резисторов одинаковая. Поэтому напряжение между выходными шинами 25 и 26 формирователя напряжений не может превышать величины одного из источников напряжений, подключенных к клеммам 22 или 23.

В зависимости от величины и знака аналогового сигнала на выходных шинах 25 и 26 формируются напряжения, несимметричные относительно общей шины 24 ° Поэтому можно управлять

КМДП-ключом 1 с помощью минимального

1385288 ра. маха напряжений между выходными шинами 25 и 26 при коммутации аналоговых сигналов, не выходящих по величине за пределы только одного иэ ис5 точников питания, подключенных к клеммам 22 и 23.

Если аналоговый сигнал равен нулю или представляет величину любой полярности, меньшую, чем напряжения от- 1р пирания МДП-транзисторов 13 или 14, то на выходных шинах 25 и 26 формируются равные по амплитуде раэнополярные напряжения. По мере роста положительного напряжения аналогового сиг- 15 нала на входной шине 19 устройства открывается первый диод 17 и первый

МДП-транзистор 14 п-типа, который совместно со вторым резистором 7 образует делитель напряжения. По мере 2р открывания первого МДП-транзистора

11 р-типа его сопротивление шунтирует первый резистор 6, вызывая повьппение величины положительного напряжения на первой выходной шине 25 формирователя 25

5 напряжения и снижение по абсолютной величине отрицательного напряжения на второй выходной шине 26.

Третий МДП-транзистор 16 и-типа при этом открыт, а третий 1ЩП-транзистор 13 р-типа заперт, так как потенциал его затвора равен потенциалу общей шины 24.

Аналогично по мере роста отрицательного напряжения аналогового сигнала открывается второй диод 18 и соот-З5 ветственно третий МДП-транзистор 13 р-типа. Регулируемый делитель напряжения обеспечивает при этом уменьшение положительного напряжения на первой выходной шине 25 формирователя 5 напряжения и увеличение по абсолютной величине отрицательного напряжения на второй выходной шине 26.

Таким образом, при одной и той же максимальной разности потенциалов

45 на управляющих клеммах устройства управления удается расширить диапазон коммутируемых аналоговых напряжений.

Формула изобретения

1. Аналоговый переключатель, содержащий КМЦП-ключ, состоящий из двух

МДП-транзисторов с каналами разного типа проводимости, и устройство уп- 55 равления, причем разноименные токовые электроды МДП-транзисторов КМДП-ключа объединены и подключены соответственно к входной и выходной шинам переключателя, затворы и подложки тех же

МДП-транзисторов подключены к соответствующим управляющим клеммам устройства управления, вход которого подключен к управляющей шине переключателя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона коммутируемых напряжений, в переключатель введен формирователь напряжения, состоящий из трех МДП-транзисторов р-типа, трех 1ЩП-транзисторов п-типа, пяти резисторов и двух диодов, причем управляющая клемма формирователя напряжения соединена с входной шиной переключателя, клемма положительного источника питания подключена к первым выводам первого и второго резисторов, истоку и подложке первого

МДП-транзистора р-типа, а клемма отрицательного источника питания подключена к первым выводам четвертого и пятого резисторов, стоку и подложке второго МДП-транзистора п-типа, истоки и подложки второго и третьего

МДП-транзисторов р-типа, а также первого и третьего МДП-транзисторов итипа подключены к общей шине переключателя, второй вывод второго резистора соединен с затвором первого МДПтранзистора р-типа и стоком первого

МДП-транзистора п-типа, а второй вывод пятого резистора соединен с затвором второго МДП-транзистора п-типа и стоком третьего МДП-транзистора р-типа, сток первого МДП транзистора р-типа соединен с общей точкой первого и третьего резисторов и подключен к первой выходной шине формирователя напряжения, сток второго МДПтранзистора и-типа соединен с общей точкой третьего и четвертого резисторов и подключен к второй выходной шине формирователя напряжения, катод первого диода, затвор первого МДПтранзистора п-типа и сток второго

МДП-транзистора р-типа объединены, анод второго диода, затвор третьего

МДП-транзистора р-типа и сток третьего МДП-транзистора и-типа также объединены, анод и катод соответственно первого и второго диодов, а также затворы второго МДП-транзистора ртипа и третьего МДП-транзистора птипа объединены и подключены к управ" ляющей клемме формирователя напряжений, первая и вторая выходные шины устройства управления подключены к

1385288

Составитель В. Лементуев

Техред Л.Олийнык Корректор C. Шекмар

Редактор Т, Лазоренко

Заказ 1422/54 Тираж 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первой и второй шинам питания устройства управления соответственно.

2, Переключатель по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем что устФ

5 ройство управления содержит два КИДПинвертора и три ИДП-транзистора, которые соединены последовательно, исток и подложка первого ИДП-транзистора с каналом р-типа подключены к пер-1р вой шине питания устройства управления, а исток и подложка третьего

ИДП-транзистора с каналом и-типа— к второй шине питания устройства управления затворы тех же ИДП-транФ 15 зисторов соединены соответственно с выходом второго и выходом первого

ИЩП-инверторов, вход которого является входом устройства управле1 ния, выход первого КИДП-инвертора подключен также к входу второго КИДПинвертора и к первой управляющей клемме устройства управления, а выход второго КИДП-инвертора соединен с второй управляющей клеммой устройства управления и с затвором второго

ИДП-транзистора с каналом п-типа, исток и подложка которого соединены со стоком третьего ИДП-транзистора с каналом и-типа и с четвертой управляющей клеммой устройства управления, сток первого ИДП-транзистора с каналом р-типа соединен с третьей управляющей клеммой устройства управления, первый и второй КЩП-инверторы включены между шинами питания устройства управления.