Переключатель тока

 

Использование: импульсная техника, логические элементы, коммутаторы, триггеры , формирующие и кодирующие устройства , аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Сущность изобретения: для увеличения быстродействия в переключатель , содержащий дифференциальный каскад с подключенными к входам повторителями напряжений и генераторы тока, дополнительно введены между-выходом каждого повторителя и объединенными выходами генераторов тока транзисторы, каждый из которых входным электродом подключен к входу повторителя, соединенного выходом с другим транзистором. 3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 К 17/56

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОО ю В ):

Ы фь

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4938626/21

{22) 22.05.91 (46) 23.05.93. Бюл. ЬЬ 19 (71) Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов (72) А.Э.Коган (56) Авторское свидетельство СССР

t+ 913593, кл. Н 03 К 17/56, опубл. 15.03.82.

Авторское свидетельство СССР

М 1045391, кл. Н 03 К 17/56, опубл. 30.09.83.

Отчет по НИР, регистрационный М

: Ф31043. Инв. % Д57302. (54) ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА (57) Использование: импульсная техника, логические элементы, коммутаторы, триггеИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в логических элементах, коммутаторах, триггерах, формирующих и кодирующих устройствах, аналого-цифровых (АЦП) и цифроаналоговых преобразователях (ЦАП), Целью изобретения является повышение быстродействия эа счет увеличения скорости переключения.

На фиг.1 приведена функциональная схема переключателя тока, выполненная на полевых транзисторах; на.фиг.2 — схема переключателя тока на биполярных транзисторах; на фиг.3 — .временные диаграммы работы устройства: на фиг.4 и 5- результаты математического моделирования.

Переключатель тока, представленный на фиг,1, содержит мощный дифференциальный каскад на полевых транзисторах 1 и.. Ж 1817234 А1 ры, формирующие и кодирующие устройства, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Сущность изобретения: для увеличения быстродействия в переключатель, содержащий дифференциальный каскад с подключенными к входам повторителями напряжений и генераторы тока, дополнительно введены между выходом каждого повторителя и объединенными выходами генераторов тока транзисторы, каждый из которых входным электродом подключен к входу повторителя, соединенного выходом с другим транзистором. 3 ил.

2, истоки которых объединены и подключены к генератору 3 тока, а стоки подключены к выходным клеммам 4 и 5, повторители 6 и

7 напряжения на полевых транзисторах, затворы которых образуют управляющие входы переключателя, истоки подключены к источнику питания +Е, а стоки — к затворам транзисторов 1 и 2, полевой транзистор 8, истоком подключенный к стоку повторителя

6, полевой транзистор 9, истоком подключенный к стоку повторителя 7, затвор транзистора 8 подключен к затвору повторителя

7, а затвор транзистора 9 — к затвору повто. рителя 6, генераторы 10, 11 тока на полевых транзисторах, сток каждого объединен с затвором и подключен к источнику питания — Е, а истоки объединены и подключены к стокам транзисторов 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

1817234

Пусть в исходном состоянии на входе повторителя напряжения 6 высокий потенциал 1м, на входе повторителя напряжения

7 низкий 1д (фиг.З,а,б). При этом транзистор

9 открыт, транзистор 8 закрыт. Токи двух генераторов 10, 11 текут через транзистор 7 (фиг.Зе) по цепи;источник питания +Š— открытый канал транзистора 7 — открытый канал транзистора 9 — генераторы 10, 11 тока — плюс источника питания — Е. Потенциал истока транзистора 6 высокий (фиг.Зв), выше, чем на входе транзистора 6, так как ток через него не течет (фиг.Зд) и напряжение затвор — исток равно напряжению отсечки. Потенциал истока транзистора 7— низкий (фиг.Зг), ниже, чем на входе транзистора 7, ток, протекающий через транзистор

7 (фиг.Зе) больше номинального, так как через него текут токи двух генераторов 10, 11.

Итак разность потенциалов, приложенная к затворам транзисторов 1, 2 дифференциального каскада выше, чем разность потенциалов, приложенная к затворам транзисторов повторителей 6. 7, ток генератора тока 3 и дифференциальном каскаде течет через транзистор 1 к выходной клемме

4, При изменении входного напряжения, а именно на входе транзистора 6 — низкий потенциал, на входе транзистора 7 — высокий потенциал (фиг.3a,б) транзистор 8 открывается, а транзистор 9 закрывается. На входах транзисторов 1 и 2 дифференциального каскада напряжение начинает изменяться. При этом входная емкость транзистора 2 заряжается через низкое выходное сопротивление повторителя 7 по цепи: источник питания + E — канала транзистора 7 — входная емкость транзистора 2 — входная емкость транзистора 1— канал транзистора 8 — генераторы 10, 11 тока. По мере перезаряда входн ых емкостей транзисторов 1, 2 напряжение на входе транзистора 2 (истоке транзистора 7) увеличивается до тех пор, пока транзистор 7 не закроется, а на входе транзистора 1 уменьшается до тех пор, пока весь ток генераторов 10, 11 не станет протекать через транзистор 6 (входные емкости заряжены).

По окончании переходного процесса напряжение на входах транзисторов 1, 2 дифференциального каскада симметрично изменяется относительно исходного, а именно на входе транзистора 1 — низкий потенциал (ниже, чем на входе транзистора 6). На входе транзистора 2 — высокий (выше, чем на входе транзистора 7). Ток генератора 3 тока а дифференциальном каскаде течет через транзистор 2 к выходной клемме 5.

При изменении входного напряжения работа устройства повторяется, как было уже ранее описано в исходном состоянии.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволяет повысить быстродействие за счет ускорения процесса переключения мощного дифференциального расхода путем создания более резкого и большего по амплитуде возбуждающего напряжения на выходах повторителей 6 и 7 (фиг,1, 2), Результаты математического моделирования (с помощью пакета ЯР1СЕ) представлены на фиг,4, 5.

На нижнем графике фиг,4 точками V3 и

V» обозначены напряжения It<+ v Iè на входах повторителей 6, 7, а точками Ч4 и V44 обозначены напряжения на выходах повторителей 6, 7.

20 На верхнем графике ток, протекающий через транзистор повторителя 6, обозначен

10 (В2), а через транзистор 7-10 (В22), На основании графиков, представленных нэ фиг,4, очевидно, что коэффициент передачи входного напряжения повторителей 6, 7 на входы мощных транзисторов дифференциального каскада больше единицы в отличие от прототипа, у которого используемые повторители имеют коэффициент передачи меньше единицы. Благодаря этому входное напряжение, достаточное для пере. ключения дифференциального каскада может быть на 30 — 50 Д меньше, чем при использовании схемы прототипа.

На графиках, представленных на фиг,5, приняты обозначения Ч1о, Ч11 — напряжения на выходах предлагаемого переключателя тока клеммы 4, 5 (фиг.1), Чюо, Ч о — напряжения на выходах переключателя тока про40 тотипа.

На основании представленных графиков очевидно, что время переключения у заявляемого решения уменьшено на 30—

50оь относительно прототипа.

Формула изобретения

Переключатель тока, содержащий дифференциальный каскад с подключенными к входам повторителями напряжений, входы которых образуют управляющие входы пе50 реключателя, генераторы тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет увеличения скорости переключения, между выходом каждого повторителя и объединенными выходами

55 генераторов тока включены введенные транзисторы, каждый из которых входным электродом подключен к входу повторителя, соединенного выходом с другим транзистором.

1817234

1817234

О i iA (U„) а)

О тн(U)y)

Т

U,„ (U «

Uca (Uue г)

Ie (Ie,)

Т

I 9 (I ) е)

Blate/Time r.un 4 О 91 О:56: j7

Q 0mH у 0m

2. ЪЙ

1. 0m

f. 0V о. ov

-2. Й

0 дав 1. Ous 2 буй 3.Оиру 4.0аь 50из бдим 7 Gus 8 gus % - Ь,,- ) д ..® фу $

1817234

Ъ и Е М

4г)

Щ

Я з

О

О

Составитель А.Коган

Техред М,Моргентал

Корректор А.Обручар

Редактор Т,Иванова

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

Заказ 1730 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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