Источник постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 

(54) ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к устройствам регу.лирования постоянного тока и может быть использовано в качестве источника питания кнжекциоиных логических схем, работающих в условиях радиации. Известен источник постоянного тока, содер жащий стабилизатор постоянного напряжения и токозадающий резистор 1. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является источник постоянного тока, содержа щий стабилизатор постоянного напряжения, первый и второй токозадающие резисторы, соединенные последовательно и включенные между полярным выводом стабилизатора и выходным выводом, регулирующую цепочку, состоящую из транзистора и базового резисто ра 2. .Недостатком известных источников постоянного тока является ограниченный диапазон автоматической регулировки выходного тока в зависимости от величины интегральной дозы радиащ и, что вызывает потерю функциональной устойчивости нагрузочной логической це- пи, начинай с некоторого значения интегральной дозы. Целью изобретения является обеспечение требуемого закона автоматической регулировки выходного тока в заданном диапазоне интегральных доз радиации. Поставленная цель достигается тем, что в источнике постоянного тока, содержащем стабилизатор постоянного напряжения, первый и второй токозадающие резисторы, соединенные последовательно и включенные между полярным выводом стабилизатора я выходным выводом, регулирующую цепочку, состоящую из транзистора и базового резистора, регулирующая цепочка выполнена в виде линейки весовых резисторов и биполярных транзисторных структур со значениями граничных частот козффициентов передачи тока базы, изменяющихся в пределах регулирующей цепочки по линейному закону, причем базовые вывода транзисторных структур через базовые резисторы подключены к полярному выводу 3 стабилизатора постоянного напряжения, эмиттеры транзисторных структур соединены с общей шиной, а коллекторы через весовые резисторы подключены к точке соединения первого и второго токозадающих резисторов На фиг. 1 дана принципиальная электричес кая схема источника постоянного тока; на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устро ства. Источник постоянного тока содержит стаби лизатор 1 постоянного напряжения, первый 2 и второй 3 токозадающие резисторы и регулирующую цепочку 4, образованную лине кой весовых резисторов 5 и биполярных тра зисторных структур 6 со значениями граничных частот коэффициентов передачи тока базы, изменяющихся в пределах регулирующей цепочки по линейному закону, причем базовые выводы транзисторных cipyKiyp через базовые резисторы 7 подключены к выходу стабилизатора 1 постоянного напряжения, эмиттеры транзисторных структур 6 соединен с общей щиной, а коллекторы через весовые резисторы 5 подключены к точке соединения первого 2 и второго 3 токозадающих резисторов. Источник постоянного тока работает следу щим образом. Пусть напряжение на выходе стабилизатора 1 постоянного напряжения равно и„, сопротивления резисторов 2, 3, 5 и 7 равны соответственно Rj, Пз, Rn.- и R. Тогда напряжение точки соединения первого 2 и второго 3 токозадающих резисторов будет зависеть от суммы коллекторных токов 3 транзисторных структур; U-Uc- -Ra-l Поскольку -i P-tVi-Pi cTl cr -где ft - коэффициент передачи тока базы соответствующего транзистора 6 регулирующей цепочки 4; Л- ток базы i-го транзистора. U UcT -Ra| P-ilVi 3Поэтому величина тока нагрузки 3ц на выходе источника постоянного тока при использовании последнего в режиме генератора тока определяется выражением 3H H-Ri| | JV.) t1) Воздействие радиации приводит к монотонному уменьщению коэффициента передачи то47ка транзисторов, которое приближенно может бьггь выражено формулой )ф-Р оН-0575Е2 Ф/Фс,) (1) значения коэффициента Р-ф транзистора до и после облучения интегральным потоком ф соответственно; поток абсолютной стойкости; Фа-Me, KI радиационная константа; граничная частота коэффициента передачи, тока базы. Следовательно, в соответствии с (1) величина тока будет возрастать с интегральной дозой по линейному закону. Для получения требуемого закона автоматической регулировки выходного тока в заданном диапазоне интегральных доз радиации используется л шейка биполярных транзисторов, имеющих разные значения g, рассчитанные исходя из следующих соображений. Близкая к линейному закону в полулогарифмических координатах зависимость относительного коэффициента передачи тока базы транзистора - р)ф / (5д от потока Ф наблюдается пишь в пределах от л/ 0, , fb или, как следует из (2), приблизительно от 1,5ф0 зо ф„. Если значения транзисторных струк . г тур регулирующей цепочки выбрать так, что выполнится условие 20CJ) , где Ф и С))п/ лпотоки ф() отдельных транзисторов то зависимость тока 3 ц от дозы радиации ф будет иметь вид ломанной кривой в диапазоне доз от ф(з до 20 0)(фиг. 2) с числом сплайнов (п-1). Форма этой кривой будет определяться соотношением сопротивлений Rj и . Целесообразность автоматической регулировки выходного тока по требуемому закону в зависимости от величины интeгpaJJЬHoй дозы радиации для схем с инжекционным питанием поясняется следующим образом. В зависимости от разновидностей .технологии схем с инжекционным питанием они имеют разное быстродействие и, следовательно, различную степень устойчивости к интегральной дозе радиации. Др)тими словами, для расцшрения диапазона функционально устойчивой работы конкретной разновидности схем с инжекционным питанием требуется реализовать в источнике питания строго определенный вид зависимости 3 от ф . Использование известного источника постоянного тока не позволяет это сделать за счет использования одного элемента в регулирующей цепочке, поскольку диапазон регулировки в этом случае заключен в пределах Фа-i 20 Фа1. а зависимость С пт Ф имеет гиперболический вид. При этом эко номическая эффективность от использования заявляемого объекта будет пропорциональна стоимости БИС с инжекционным питанием и числу транзисторных структур регулирующей цепочки источника постоянного тока, поскольку при п 1 использование каждой дополнительной транзисторной структуры увеличивае радиационную стойкость нагрузочной БИС в п раз. Следует отметить, что данный источник постоянного тока является устройством разового действия, поскольку деградация коэффициентов транзисторов при воздействии радиации не обратима. Однако целесообразность использования подобных устройств очевидна ввиду то. го, что вся полупроводниковая аппаратура, устанавливаемая на борту объектов, подвергае мых действию излучения, претерпевает необратимые изменения, и в таких случаях важно максимально использовать возможности злементной базы функционировать в условиях фоновой радиации. Формула изобретения Источник постоянного тока, содержащий ст билизатор постоянного напряжения, первый и второй токозадающие резисторы, соединенные последовательно и включенные между полярным выводом стабилизатора и выходным выводом, регулирующую цепочку, состоящую из транзистора и базового резистора, отличающийся тем, что, с целью обеспече- ния требуемого закона автоматической регулировки выходного тока в заданном диапазоне интегральных доз радиации, регулирующая цепочка выполнена в виде линейки весовых резисторов и биполярных транзисторных структур со значениями граничных частот коэффициентов передачи тока базы, изменяющихся в пределах регулирующей цепочки по линейному закону, причем базовые выводы транзисторных структур через базовые резисторы подключены к полярному выводу стабилизатора постоянного напряжения, эмиттеры транзисторных структур соединены с общей щиной, а коллекторы через весовые резисторы подключены к точке соединения первого и второго токозадающих резисторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Микроэлектроника, Под ред. Ф. В. Лукина, вып. 5, М., Советское радио, 1972, с. 274, рис. 1, 2.Авторское свидетельство СССР № 694852, кл. G 05 F 1/56, 1979. /Л

Фог.1 y/i/t omff. eff. ,o/rw.fd