Коммутатор стабильного тока Советский патент 1988 года по МПК H03K17/60 

«

со

оо о

ijlii

to

Изобретение относится к импульс- ной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях, генераторах линейно изменяю- .щегося напряжения и других устройствах.

Цель изобретения - повьшение интегральной линейности и температурной стабильности выходного тока за счет компенсации влияния базовых токов транзисторов.

На чертеже представлена схема коммутатора стабильного тока,

Коммутатор стабильного тока содержит пять транзисторов 1,,,5, первый 6 и второй 7 диоды, генератор 8 стабильного тока, резистор 9, первый 10 и второй I1 токозадающие элементы, дифференциальный усилитель 12, источник 13 опорного напряжения, повторитель 14 напряжения, блок 15 смещения уровня, причем коллектор первого транзистора 1 соединен с выходной

шиной 16, базы первого 1 и второго 2 транзисторов подключены соответственно к первой 17 и второй 18 входным .шинам, эмиттеры первого 1 и, второго 2 транзисторов соответствен- но через первый 6 и второй 7 диода соединены с первым выводом резистора 9, второй вывод которого подключен к коллектору третьего транзистора 3, эмиттер первого транзистора 1 соеди- нен с генератором 8 стабильного тока коллектор второго транзистора 2 соединен с первой шиной 19 питания, эмиттер третьего транзистора 3 подключен к базе четвертого транзистора 4, первому выводу первого токозадаю- щего элемента 10 и инвертирующему входу дифференциального усилителя 12, выход которого соединен с базой третьего транзистора 3, а неинверти- рующий вход через источник 13 опорного напряжения подключен к второму выходу первого токозадающего элемента 10, второй шине 20 питания и одному выводу второго токозадающего элемента 11, другой вывод которого соединен с эмиттером четвертого транзистора 4, коллектор третьего транзистора 3 подключен к базе пятого транзистора 5, эмиттер которого со- единен с коллектором четвертого транзистора 4, а коллектор через-блок 15 смещения уровня подключен к выходу повторителя 14 напряжения, вход

которого соединен с коллектором первого транзистора 1,

Коммутатор стабильного тока содержит также шестой транзистор 21 и дополнительный блок 22 смещения уровня, причем эмиттер второго транзистора 2 через дополнительный блок 22 смещения уровня соединен с базой шестого транзистора 21, коллектор и э миттер которого соответственно подключены к коллектору и эмиттеру пятого транзистора 5.

Дополнительный блок 22 смещения уровня может быть выполнен, например на генераторе 23 стабильного тока, который подключен к одному вьпсоду дополнительного блока 22 смещения уровня и через резистор 24 к другому выводу.

Коммутатор стабильного тока работает следующим образом.

Опорное напряжение источника 13 сравнивается дифференциальным усилителем 12 с напряжением на первом то- козадаюЩем элементе 10, Напряжение на токозадающем элементе 10, поддерживаемое равным напряжению источника 13 опорного напряжения, задает величину выходного тока устройства. Дифференциальный (парафазный) сигнал в уровнях ЭСЛ-логики, подающийся через первую 17 и вторую 18 входные шины на базы соответственного первого 1 и второго 2 транзисторов, переключает дифференциальньй токовый ключ (транзисторы I, 2, диоды 6, 7, генератор 8, резистор 9, блок 22) из одного проводящего состояния в другое, коммутируя выходной ток устройства I на выходную шину 16 либо на первую шину 19 питания.

Стабильность и интегральная линейность выходного тока определяется в основном током 1 базы первого транзистора 1 и током 1 базы транзистора 3, Для компенсации влияния температурного изменения базового тока 1у транзистора 3 к эмиттеру транзистора 3 п одключена база транзистора 4, Ток Ig второго токозадающего элемента 11 задается равным току I первого токозадающего элемента 10,

Таким образом ,

При условии выполнения транзисторов 3 и 4 на одной подложке по интегральной технологии и равенстве электрических режимов работы (равенство режимных токов и напряжений коллектор-базе). т.е. происходит полная компенсация влияния базового тока транзистора 3 ,

Ток базы I, первого транзистора 1 зависит от двух факторов. Наряду с температурным дрейфом, обусловленным температурой окружающей среды, он имеет температурный дрейф, обуслов- ленный переменным значением рассеиваемой мощности на коллектором переходе первого транзистора 1 по причине изменения, напряжения на выходной шине 16 устройства и переменной (про извольной) скважности импульсов включения выходного тока.

Имеет место также зависимость величины тока базы I, от абсолютной величины напряжения коллектор-база первого транзистора 1, что является причиной интегральной нелинейности выходного тока I устройства (т.е. зависимости выходного тока I от напряжения на выходной 16 устрой- ства). Интегральная нелинейность выходного тока I является важной jxa- рактеристикой, оценивающей качество функционирования предлагаемого устройства как коммутатора стабильногр тока. Для компенсации тока базы 1у в цепь эмиттера первого транзистора 1 включена база транзистора 5, находящегося в идентичном электрическом режиме работы. Режимные токи тран- зисторов 1 и 5 равны, напряжения коллектор-базы также поддерживаются равными в процессе работы устройства за счет связи через повторитель напряжения 14 и блок 15 смещения уров- ня.

Таким образом , и из I Ij + , следует ,, т.е. ,, т.е. происходит полная компенсация влияния базовых токов транзисторов 1 и 3.

Дпя обеспечения идентичности тепловых режимов транзисторов 1 и 5 за счет обеспечения равенства рассеиваемой мощности на их коллекторных пере

ходах в процессе коммутации выходного тока введен транзистор 21. При этом во время коммутации выходного тока I на выход устройства через транзистор I и 5 протекают равные по величине токи и в их коллекторных переходах выделяются равные по величине мощности. В паузах между включениями выхоного тока I транзисторы 1

0 5 О , 0

з

0

5

и 5 оба находятся в обесточенном состоянии.

Для переключения транзистора 21 дополнительный блок 22 смещения уровня должен обеспечивать напряжение сдвига dUcAB 0,ЗЗВ+ IR,.

Интегральная линейность и температурная стабильность выходного тока предлагаемого коммутатора стабильного тока выше, чем у известных, за счет компенсации влияния базовых токов транзисторов.

Формула изобретения

1. Коммутатор стабильного тока, содержащий четьфе транзистора, первый и второй диоды, генератор стабильного тока, резистор, первый и второй токозадающие -элементы, дифференциальный усилитель, источник опорного напряжения, коллектор первого транзистора соединен с выходной шиной, базы первого и второго транзисторов подключены соответственно к первой и второй входным щинам, эмиттеры первого и второго транзисторов соответственно через первый и. второй диоды соединены с первым выводом резистора, второй вывод которого подключен к коллектору третьего транзистора, э иттер первого транзистора соединен с генератором стабильного тока, коллектор второго транзистора соединен с первой шиной питания, эмиттер третьего транзистора подключен к базе четвертого транзистора, первому выводу первого токозадающе- го элемента и инвертирующему входу дифференциального усилителя, выход которого соединен с базой третьего транзистора, а неинвертирующий вход через источник опорного напряжения подключен к второму выводу первого токозадающего элемента, второй щине питания и одному выводу второго токозадающего элемента, другой вывод которого соединен с эмиттером четвертого транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения интегральной линейности и температурной стабильности выходного тока, введены пятый транзистор, повторитель напряжения и блок смещения уровня, причем, коллектор третьего транзистора подключен к базе пятого транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором четвертого тран513780426

зистора, а коллектор через блок сме-шестой транзистор и дополнительный

щения уровня подключен к выходу цо-блок смещения уровня, причем эмиттер

вторителя напряжения, вход котороговторого транзистора через дополнисоединен с коллектором первого тран-тельный блок смещения уровня соедизистора.нен с базой шестого транзистора,

коллектор и эмиттер которого соот2. Коммутатор по п,1, о т л и -ветственно подключены к коллектору и

чающийся тем, что введеныэмиттеру пятого транзистора.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях, генераторах линейно изменяющегося напряжения и других устройствах. Цель изобретения - повышение интегральной линейности и температурной стабильности выходного тока - достигается за счет компенсации влияния базовых токов транзисторов. ;Ф1Я этого в коммутатор дополнительно введены пятый транзистор, повторитель опорного напряжения и блок смещения уровня. На чертеже показаны транзисторы 1-5, диоды.6 и 7, генератор 8 стабильногоiтока, токозадающне элементы IО и 11, дифференциальный усилитель 12, источник 13 опорного напряжения, повторитель 14 опорного напряжения, блок 15 смещения уровня, выходная тина 16, входные шины 17 и 18, шины 19 и 20 питания,коммутатор 21 стабильного тока, дополнительный блок 22 смещения уровня, выполненный на генераторе 23 стабильного тока, резисторы, показанные на схеме. Интегральная линейность и температурная стабильность выходного тока предлагаемого коммутатора вьппе, чем у известных, за счет компенсации влияния базовых токов транзисторов. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. (О (Л