Выходной каскад Советский патент 1984 года по МПК H03K19/88 

Изобретение относится к импульсной технике, предназначено для формирования выходного напряжения цифровых передатчиков проводных линий связи, или цифровьох логических элементов с высокой нагрузоч-5 ной способностью.

Известен выходной каскад , содер жащий два п-р-п-транзистрра, р-тл-ртранзистор и три резистора, причем коллектор первого 1-р-| -транзи- Ю стора соединен с плюсовым источником питания и через первый резистор связан с его базой и коллектором второго )-транзистора, база которого соединена с эмиттером -15 первого г -р-п-транзистора и через ., второй резистор связана с нагрузкой и эмиттером второго п-р-п-транзистора, который- через Третий резистор связан с эмиттером p-N-p-транзис- 20 тора, коллектор которого соединен. с минусовым источником питания tlj.

Недостатком известного устроит ства является его низкий- КПД ввиду того, что защита от перегрузки 25 на выходе пассивная (ограничение тока) и одновременное обеспечение высокой нагрузочной способности и малой мощности рассеяния при перегрузке невозможно.ЗО

Наиболее близким к предлагаемому явпяется выходной каскад, содержащий два р-г -р-траНзистора, четыре л-р-п-транзистора, два резистора, три шинывхода и выход-з5 ную шину, причем коллектор первого р-п-р-транзистора подключен к коллектору первого и базе второго t -p-a-транзисторов и соединен с выходной шиной устройства, база перво- ,„ го р-п-р-транзистора подключена к коллектору второго п -р-П-транзистора, базе и коллектору второго рг -р-транзистора, и через первый резистор связана с коллектором третьего п-р-п-транзистора, база которого 5 соединена с первой шиной входа, эмиттер второго n p- i-транзистора через второй резистор связан с кол- . лектором четвертого rv-p-n-транзистора, база которого соединена с 50 второй шиной входа, с третьей шиной входа соединена база первого Г -р- транзистора, эмиттеры первого, третьего и четвертого П-р-УЧ-транзисторов подключены к общей шине, а эмиттеры 55 первого и второго р-П-р-транзисторов соединены с шиной питания C2J.

Однако данное устройство характери- ; зуется недостаточно высокий КПД и надежностью в диапазоне допусти- -60 ofe емкостной нагрузки, так как длительность импульса, подаваемого на первую шину входа, определяется . аксимально допустимым фронтом, выходного импульса при наибольшей час- 65

тоте передачи импульсов и найбольшей емкости нагрузки . Соотношение номиналов первого и второго резисторов определяется соотношением выходного тока формирования фронта напряжения на нагрузке и тока фОЕЯийрования вершины выходного импульса напряжения. В цифровых логических элементах, магистральных усилителях величина выходного тока при формировании фронта импульса превышает величину тока вершины импульса на 2-3 порядка, такие же и соотношения номиналов первого и второго резисторов. В реальных устройствах длительность фронта в 10-20 раз меньше периода выходных импульсов, поэтому средняя за период мощность Р , потребляемая выходным каскадом в результате протекани тока через первый резистор , в 1020 раз превышает мощность, потребляемую в результате протекания тока через второй резистор (при максимал ной частоте следования выходных импульсов этот ток протекает со скважностью 2) .

При емкости нагрузки на порядок меньше Сн(0 АуюН пример, при подключении разного числа микросхем, или разной длины линии связи, отключении канала линии связи или группы каналов, мощность P; в 10 раз превышает необходимую, так же как длительность импульса тока через первый резистор.Избыточная мощность снижает КПД выходного .каскада и ухудшает тепловой режим его работы, что не позволяет повысить надежность, выходного каскада при пониженной емкости нагрузки.

Цель изобретения - повышение

надежности и КПД выходного каскада в диапазоне допустимых емкостных нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в выходной каскад, содержащий первЕлй р-П-р-транзистор, коллектор которого соединен с коллектором первого п-р-п-транзистора базой второго П-р- 1-транзистора и шиной выхода, база первого р-1Л-р-транзи,стора соединена с базой и коллектором второго р-п-р-транзистора, коллектором второго О-р-П- транзистора и через первый резистор соединена с коллектором третьего п-р-П-транзистора, база которого соединена с первой шиной входа, база первого п-р-п-транзистора соединена, с второй шиной входа, эмиттер второгоп-р- л-транзистора соединен Спервьм выводом второго резистора, эмиттеры первого, третьего и четвертого п-р-1Л-транаисторов соединены.с общей шиной, эмиттеры первого и Btoporo р-п-р-транзисто.ров соединены с шиной питания, вве дены третий p-ft-p-транзистор и . третий резистор, причем эмиттер третьего р-п-р-транзистора соединен с вторым выводом второго резистора, коллектор соединен с ба ЗОЙ четвертого П-р-п-транзистора и через третий резистор - с общей шиной, а база - с третьей шиной входа, коллектор четвертого о-p-Viтранзистора соединен с базой треть его -р-1л-транзистора. На чертеже показана электрическая схема выходного каскада. Устройство содержит первый р -п р-транзистор 1, .коллектор которого соединен с коллектором первого П-р- г -транзистора 2, баз.ой второго Г -р-п-транзистора 3 и шиной 4 выхода, база первого р-П-р-транзисто ра 1 соединена с базой и коллектором второго р-П-р-транзистора 5, коллектором второго (r -транзистора 3, и через первый резистор 6 соединена с коллектором третьего п р-п-транзистора 7 , база которого соединена с первой шиной 8 входа, база первого п-р-п-транзистора 2 соединена с второй шиной 9 входа, эмиттер второго п-р-п-транзистора 3 соединен с первым выводом второг резистора 10, эмиттеры первого 2, третьего 7 и четвертого 11 п-рчптранзисторов соединены с общей шиной, эмиттеры первого и второго p-V -p-TpaH3KCTopoB 1 и 5 соединены о; шиной питания, эмиттер третье го р-п-р-транзист,ора 12 соединен с вторым, выводом второго резистора 1 коллектор соединен с базой четверт го -р-(л-транзистора 11 и через тр тий резистор 13 - с общей шиной, а база - с третьей .шиной входа 14 коллектор четвертого П-р-Л-транзис ра 11 соединен с базой xpeTbefro , 1П-р- Г1-транзистора 7. Устройство работает след5лощШ о разом. При подаче высокого уровня на.п вую шину входа 8 и низкого на втор и третью шины входа 9 и 14, открывается третий п-р-п-транзистор 7, запирается первый r -p-ri-транзистор Большой ток через первый резистор вызывает большой ток.в коллекторе первого р-П-р-транзистора 1, заряжающий емкость нагрузки. После зар да емкости нагрузки отпирается вто ния ,п-р-Г|-транзистор 3 и ток, проте . какадий по цепи эмиттер второго п-р-Птранзистора 3 - второй резистор 10 коллектор третьего р-п-р-транзистора 12 отпирает четвертый тл-р-п-тран зистор 11 и задает выходной ток.формирования вершины выходного импульса. Если-емкость нагрузки Сн меньше максимально дрпустимой C MAVui, то. отпирание четвертого г -р-п-транзистора 11 после заряда Си обеспечивает запирание третьего п-р-г транзистора 7 и прекращает протека ние большого тока через, первый резистор 6, т.е. происходит сокращение длительности импульса тока. через первый резистор б до време- . ни фронта выходного импульса при С.СНМЛУ;С . Защита от перегрузок на выходе устройства осуществляется запиранием второго п-р- л-транзистора 3. При подаче высокого уровня напряжения на второй и.третий входы 9 и 14 (на первом входе 8 низкий уровень) запираются первый, второй р-гл-р и второй, третий (Г -р-п-транзисторы 1,5, 3 и 12 и отпирается первый -р-п-транз ис- -, тор 2, разряжакадий емкость-нагрузки до низкого уровня. Четвертый п-р-п-транзистор 11 в это время запирается в результате рассасывания .заряда в базе через третий резистор 13. , . Таким образом, предлагаемое устройство позволяет изменить выходную мощность пропорционально величине емкости нагрузки Сц, т.е. повысить КПД выходного каскада. Поскольку выходная мощность на порядок превышает мощность, рассеиваемую в результате протекания тока через второй резистор 10, то изменение выходной мощности практически пропорционально изменению общей мощности потребляемой выходным каскадом. Уменьшение мощности, рассеиваемой выходным каскадом при Сн Сцмд йулучшает тепловой режим работы выходного каскада и следовательно, повышает его надежность. Технико-экономический эффект в предложенном устройстве заключается в увеличении КПД, что приводит к уменьшению потребляемой , повышению надежности, и к увеличению срока службы.

ВЫХОДНОЙ КАСКАД, содержащий первый р- Р транзистор, коллектор которого соединен с коллектором первого Г1 -p-D-транзистрра, базой второгоо-р-п-транзистора и Ш1;ной выхода, база п ерв о гор-п-р-транзис тора соединены с базой и коллектором .второго Р-Г)-р-транзистора, коллектором второго П-р-П-транзистора и через первый резистор соединена с коллектором третьего п-р-г -транзистора, база которого соединена с первой шиной входа, база первого п-р-п- транзистора соединена со второй гиной входа, эмиттер второго -р-П-транзистора соединен с первым вывoдo 4 второго резистора, эмиттеры первого, третьего и четвертого п -рнг -транзисторов соединены с общей шиной, эмиттеры первого и второго -П-р-транзисторов соединены с шиной питания, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и КПД в диапазоне допустимых емкостных нагрузок, в него введены третий транзистор и третий резистор, причем (Л эМиТтер третьего р-п-р-трензистора соединен со вторым выводом второго резистора, коллектор соединен с базой четвертого и-р-п-транзистора и через третий резистор - с общей шиной, а база - с третьей шиной входа, коллектор четвертого -р-ПIтранзистора соединен с базой третьо с его 1-р-о-транзистора. ч Оь