Повторитель напряжения на кмдп-транзисторах

 

Изобретение относится к микросхемотехнике . Цель изобретения -увеличение нагрузочной способности и снижение потребляемой мощности . Повторитель напряжения на КМДП-транзисторах содержит дифференциальный каскад 1, выполненный на транзисторах 2 и 3, генераторе 4 тока и отражателе 5 тока. Выходной каскад 7 выполнен на транзисторах 8 и 9. Источник 10 напряжения смещения выпопнен на трпчзис.оре 11 и токозадающем элемент 12 Инвертирующий каскад 13 выполнен на транзисторах 14 и 15. Управляемый источник 16 напряжения смещения выполнен на транзисторах 18 и 19 и конденсаторе 17 Кроме того, повторитель содержит корректирующий конденсатор 6 и шины 22 и 23 пи ания Данный повторитель имеет высокую нагоузоччую способность на емкостную нагрузку при передача цифровых сигналов разных уровнем, обеспечивая при этом низкую мощность потребления и высокую надежность путем устранения большого тока короткого замыкания выхода на общую шину. 1 ил сл С

СОЮЗ CORI: ГСКИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1sI> Н 03 F 3/50 .3, 16

ГОСУДАРСТНЕННЫИ KOMMTI:T

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О ГКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(Л

1 О

I (3, 1 ) (21) 4668337/09 (22) 30.01.89 (46) 15.06.91. Бюл. М 22 (72) В.Н.Богатырев, З,M.Поварницыи" "и

Д.В. Бородин (53) 621.375,026(088) (56) Патент США М 4739281, кл. Н 03 F 3/45, опублик. 1988. (54) ПОВТОРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ НА

КМДП-ТРАНЗИСТОРАХ (57) Изобретение относится «ми«росхемотехнике, Цель изобретения -увеличение чагрузочной способности и снижение потребляемой мощности. Повторитель напряжения на КМДП-транзисторах содержитдифференциальный каскад

1, выполненный на транзисторах 2 и 3, генеИзобретение относится к микросхемотехнике и может использоваться на емкосгную нагрузку в качестве буферной схемы при передаче цифровых сигналов разных уровней, Цель изобретения — увеличение нагрузочной способности и снижение потребляемой мощности.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема повторителя напряжения на КМДП-транзисторах.

Повторитель напряжения на КМДП-транзисторах содержитдифференциальный каскад

I на двух транзисторах 2, 3, генераторе 4 тока. отражателе 5 тока, корректирующий конденсатор 6, выходной каскад 7 на первом 8 и втором

9 транзисторах, источник 10 напряжения смещения, выполненный на третьем транзисторе

11 и токозадающем элементе 12, инвертирующий каскад 13, выполненный на четвертом

14, пятом 15 транзисторах, управляемый источник 16 напряжения смещения, выпол5U,» 1656671 А1 раторе 4 ока и отражателе 5 тока, ВыходHoé каскад 7 выполнен на транзисторах 8 и

9. Источник 10 напряжения сме цения выполнен на трзнзисгоре 11 и токоэадающем элемен-е 12, Инвертируюший каскад 13 выполнен на транзисторах 14 и 15. Управляемый источник 16 напряжения смещения выполнен на транзисторах 18 и 19 и конденсаторе

17. Кро е того, г:овторитель содержит корректирующий конденсатор 6 и шины 22 и 23 пи ания, Данный повторитель имеет высокую нагрузочную способность на емкостную нагрузку при передаче цифровых сигналов разных $008Hp!1, обес.1ечивая при этом низкую мсщносгь потребления и высокую надежность путем устранения большого тока короткого замыкания выхода на общую шину. 1 ил. пенный на конденсаторе 17, шестом 18 и

"одьмом 1"= транзисторах, входы 20, 21 для подачи сигналов первого и вгорого напряженич смещения соответственно, первая и вторая шины 22, 23 питания.

Повторитель наг ряжения на КМДП-транзисторах работает следующим образом.

При нулевом входном напряжении, когда и выходное напряжение равно О, и нет тока нагрузки, токозадающий элемент 12 обеспечивает небольшой начальный ток транзистора

11, который отражается в генераторе тока на транзисторе 9, при этом токи траь зисторов 2 и 3 дифференциального каскада 1 равны друг другу, а их сумма равна току генератора 4, при этом напряжение на стоке транзистора

14, равное 020+ 01в1, открывает транзистор

18 и разряжает конденсатор 17. где U20— напряжение, подаваемое на вход 20, при котором 01в — U20 01в1, 01вп — пороговое напряжение транзистора 18; 0зи1в — напряжение затвор-исток транзистора 18, и за1656671 крывает транзистор 19, имеющий большое пороговое напряжение, определяемое напряжением, подаваемым на вход 21. В этом режиме потребляемая мощность схемы минимальна, схема имеет высокую надежность при замыкании выхода на общую шину. При подаче на вход повторителя цифрового сигнала заданной амплитуды потенциал на входе повторителя становится больше, чем на выходе, и потенциал стока транзистора 2 уменьшается, так как ток транзистора 2 постоянен.

Это приводит к уменьшению напряжения затвор-исток транзистора 8, его ток падает, а потенциал стока растет до тех пор, пока обратная связь не уравняет потенциалы на входе ui в36ыIхKоoд еe, При этом включается ускоряющее воздействие следующим образом: напряжением с выхода аналогового инвертирующего каскада 13 закрывается транзистор 18 и открывается транзистор 19, сопротивление которого определяется амплитудой входного сигнала (чем больше амплитуда, тем ниже его сопротивление), в этот момент конденсатор 17 разряжен и через транзистор 11 протекает большой ток, который, отражаясь в генераторе тока на тсанзисторе 9, обеспечивает большой ток емкостной нагрузки, т.е. повторитель напряжения имеет высокую в этот момент скорость нарастания, далее по мере заряда конденсатора 17 ток через транзистор 11 уменьшается по экспоненте, ток заряда емкости нагрузки также уменьшается по экспоненте, чем больше амплитуда входного сигнала, тем больше начальные токи транзисторов 11 и 9, при передаче фронта цифрового сигнала повторитель имеет повышенную скорость нарастания и потребляемую мощность, высокую нагрузочную способность, далее при передаче повторителем уровня заданной амплитуды конденсатор 17 заряжен и токи транзистора 11, генератора тока на транзисторе 9 минимальны, при этом повторитель имеет низкую мощность потребления и высокую надежность, что достигается путем устранения большого тока короткого замыкания выхода на общую шину. Когда при формировании отрицательного фронта входного сигнала напряжение на входе станет нулевым, транзистор 19 закрывается, а транзистор 18 открывается и разряжает конденсатор 17.

Таким образом, КМДП-повторитель имеет высокую нагрузочную способность на емкостную нагрузку при передаче цифровых сигналов разных уровней (TTL, КМОП 5В и др,), обеспечивая при этом низкую мощность потребления и высокую надежность путем

55 устранения большого тока короткого замыкания выхсд3 на Общую шину, Формула изобретения

Повторитель нэпряже . II1 на КМДП-транзисторах, содержащий д :,1,ференциальный каскад на двух транзис1орах с генератором тока и несимметричной и грузкой, выполненной в виде отражаталя -3K3, при этом инвертирующий вход дифференциального каскада является BxopGM псвтсри еля напряжения, выходной каскад, выполненный на первом и втором транзисторах, имеющих разну с структуру, стоки которых соединень: и подключены к неинвертируюшему входу дифференц;3nbHnro ка када, а через ксгрректирующий конденсатор— к выходу отражат ля тока и затвору первого транзистора 3 также исто-гпик напряжения

СМЕЩЕНИЯ, abbrlr., ЕННЫй Н3 тРЕтЬЕМ тРаНзисторе и тскозадающем элементе, причем за orlop и стОк le ье t) транзистора ссединеHbI с гневным зывсдс : гсксзадзю31е. О эле. ента. являются выходом :-баян к- напряжения смеше1 СИЯ И Пг:,Ц(ЛЮ i l lb V, ЗЗ . ОпУ Ь ТОРО О ТР3НЗИСТОР3.".С IOKk ЧТО, ОГО Р Т;.. ТЬЕБО ТР3НЗИСТОРОВ, д также нь.вод: итания г -;»ератсг.а тока дифференциального хаскад3 -,:зр:л:.Очены к первой шине пи.ания. а: в,срсй шине питания

ПОДКЛЮЧЕНЫ ИС-ОК ПЕР3 г3 Р: НЗ .СтОРа И

3ЫВСГ, П ::ГЗНИЯ ОТР= ХОТЕЛЯ ТОК3, О Л И Ч 3 Ющи и с я тем, ггс г I„ ъ,ь:о вс.„ичсния на рузочнсй способности:.: ciл:,женив потребляемой щОЩ гО 1 3 не- с 363. еп м,1нцеР IP)t I Ций Kj скад и управл.-е., ь:: ис ъик напряжения смещения. при этом инвертирующий каскад. выпсл;- .О; на четверт-:... и па о> транзисторах, имегсщ K ра=l- у:с с рук гуру, истоки ко;opbIv соединены сс тз То-веннс с второй и первой шинами исто lHI K3 питания. стоки соединены с затвором п.-.,того транзистсоа и

ЯВЛЯЮ1СЯ ВЫХОДОМ ИнВЕРтИРУЮЩЕГО КаСКаДа, входом, Отора О является затвср чете.-.гтэгс транзистора, который соединен с ин, тирующим 3хсдОм дифф»;; =3циальнсг .:,3с:<3 13, управляющий источник напряжечия смещения выполнен на конденсаторе, шестом и седьмом транзисторах, имеющих разную структуру, затворы которых соединены с выходом инвертирующего каскада, стоки соединены и через конденсат;.р подключены к истоку шестого транзистора, второму выводу токоэадающего элемента и являются входом для подачи сигнала первого напряжения смещения. подложка седьмогo транзистора является входом для подачи сигнала второго напряжения смещения, 3 исток соединен с затвором второго транзистора.

1656671

Составитель И. Водяхина .

Редактор Г. Мозжечкова Техред М,Моргентал Корректор Н. Король

Заказ 2312 Тираж 479 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101