Амплитудный формирователь Советский патент 1991 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройстве функционального контроля цифровых микросхем для переключения напряжения между заданными уровнями на входе контролируемой микросхемы.

Цель изобретения - расширение области применения за счет повышения быстродействия, расширения диапазона и увеличения точности задания уровней выходного сигнала.

На чертеже приведена принципиальная схема амплитудного формирователя.

Амплитудный формирователь содержит дифференциальные усилители 1, 2, переключатели 3,4 тока, выходной р-п-р-транзм- стор 5, выходной п-р-п-транзистор 6, повторители 7,8 тока, диоды 9,10, делитель

11 напряжения, управляющие шины 12, 13, шину 14 задания верхнего установочного напряжения, шину 15 задания нижнего установочного напряжения, шины 16-20 питания, шины 21, 22 задания напряжения смещения, выходную шину 23 формирователя, резисторы 24,25, ускоряющие конденса- тсоы 26, 27.

Прямые входы дифференциальных усилителей 1, 2 соединены с шинами 14, 15, инверсные входы соединены с выходом делителя 11 напряжения, первые выходы соединены с выводами питания повторителей 7, 8 тока и шинами 19, 20, вторые выходы соединены через диоды 9, 10 с выходной шиной 23 формирователя, первым входом делителя 11 напряжения и коллекторами транзисторов 5, 6, эмиттеры которых через

NO

ОС

ч: с

соответствующие резисторы 24, 25 соединены с шинами 16, 17 питания, базы соединены с прямыми выходами переключателей 3,4 тока, инверсные выходы которых соединены с входами повторителей 7, 8 тока, выводы переключателя 3 тока соединены с шинами 16, 18 питания, выводы питания переключателя 4 тока соединены с шинами 17, 19 питания, первые входы переключателей 3, 4 тока соединены с управляющими шинами 12, 13, вторые входы соединены с шиной 21 задания напряжения смещения, входы задания уровня тока диф-. ференциальных усилителей 1, 2 соединены с выходами повторителей 7, 8 тока, второй вход делителя 11 напряжения соединен с шиной 22 задания напряжения смещения.

Устройство работает следующим образом.

При низком уровне управляющего сигнала на входе переключателя 3 тока на его прямом выходе устанавливается напряжение, отпирающее выходной р-п-р-трзнзи- стор 5, ч.ерез токозадающую цепь, подключенную к его эмиттеру, с шины 16 питания течет ток, создавая высокий уровень напряжения на выходной шине 23. Этот уровень, ослабленный делителем 11 напряжения, поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя 1, на вход задания урорня тока которого через повторитель 7 ток с инверсного выходы переключателя 3 тока поступает отпирающее напряжение. При этом на выход дифференциального усилителя 1 поступает ток, величина которого зависит от разности напряжений на входах дифференциального усилителя 1. Этот ток передается через диод 9 на выходную шину 23 и вычитается из коллекторного тока транзистора 5, обеспечивая поддержание высокого уровня напряжения на шине 23 в соответствии с величиной опорного напряжения на шине 14. При этом дифференциальный усилитель 2 и транзистор б не должны выдавать значительных токов на шину 23, что обеспечивается низким уровнем сигнала на шине 13, обуславливающим запирание транзистора 6, и через повторитель 8 тока задается минимальный уровень тока дифференциального усилителя 2. Одновременное переключение уровней сигналов на шинах 12 и 13с низкого уровня на высокий приводит к запиранию транзистора 5, через повторитель 7 тока - снижению тока дифференциального усилителя 1 и отпиранию усилителя 2 и транзистора 6, которые работают аналогично усилителю 1 и транзистору 5, но формируют низкий уровень напряжения на шине 23 в соответствии с

величиной опорного напряжения на шине 15. При установлении высокого уровня напряжения на шине 12 и низкого - на шине 13 дифференциальные усилители 1, 2 и

транзисторы 5 и 6 запираются, обеспечивая третье состояние на выходе устройства. Диоды 9 и 10 предотвращают замыкание шины 23 на инвертирующие входы дифференциальных усилителей 1 и 2 через переходы

0 коллектор - э митгер выходных транзисторов этих усилителей, Использование делителя 11 напряжения предотвращает насыщение выходных транзисторов усилителей 1 и 2. Благодаря использованию па5 раллельно-последовательных RC-цепей в качестве токозадающих элементов в усилителях 1, 2 и змитгерной нагрузке транзисторов 5 и 6 обеспечивается форсирование токов в моменты переключения уровней вы0 ходного сигнала, что повышает быстродействие устройства при емкостной нагрузке. Постоянные напряжения Ui, Ua и Уз на шинах 18, 19, 20 обеспечивают линейный режим работы транзисторов в

5 дифференциальных усилителях 1, 2 и переключателях S, 4 тока, напряжение смещения ис на шине 21 задает средний уровень сигналов управления на шинах 12 и 13. В частности, при В, В, В, 1),7

0 В и напряжениях на шинах 16 и 17 соответственно 8 В и -3 В на выходной шине формируется сигнал с верхним уровнем до 6 В и нижним уровнем до -1 В при нижнем и верхне- уровнях управляющих сигналов (на

5 шинах 12 и 13) 0,3 В и 1 8 соответственно. Значение напряжения Uc2 смещения делителя 11 напряжения лежит в интервале между высоким и низким уровнями выходного напряжения.

0 Разделение цепей формирования и отслеживания уровней выходного сигнала, использование транзисторов 5, 6 в качестве усилителей мощности и управляемых источников тока обеспечивают расширение диа5 пазона амплитуд выходного сигнала и устойчивость при работе на емкостную нагрузку, что расширяет область применения формирователя. Отсутствие в работе всех транзисторов устройства режима наеыще0 ния и. использование форсирующих конденсаторов в генераторах тока обеспечивает повышение быстродействия. Отсутствие коммутации напряжений на неинвертирующих входах дифференциальных усилителей

5 1 и 2 обеспечивает малое потребление от шин 14, 15 опорных напряжений. Формула изобретения 1. Амплитудный формирователь, содержащий первый и второй дифференциальные усилители, инверсные входы которых соедийены между собой, выходной п-р-п-транзи- стор, выходной p-n-p-транэистор, первый и второй резисторы, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет повышения быстродействия, расширения диапазона и увеличения точности задания уровней выходного сигнала, в него введены первый и второй переключатели тока, первый и второй повторители тока, первый и второй диоды, делитель напряжения, первые входы первого и второго переключателей тока соединены с соответствующими первой и второй управляющими шинами, вторые входы соединены с первой шиной задания напряжения смещения, инверсные выходы соединены с входами соответствующих первого и второго повторителей тока, прямые выходы соединены с базами соответствующих выходного p-n-p-транзистора и выходного n-p-n-транзистора, коллекторы которых соединены с выходной шиной, эмиттеры через соответствующие первый и второй резисторы соединены с соответствующей первой и второй шинами питания и первым выводом питания соответствующего первого и второго переключателей тока, вторые выводы питания которых соединены соответственно с третьей и четвертой шинами питания, входы задания уровня тока первого и второго дифференциальных усилителей соединены с выходами соответствующих токовых повторителей, выводы питания которых соединены с первыми выходами соответствующих первого и второго дифференциальныхусилителейисоответствующими четвертой и пятой шинами питания, вторые выходы первого и второго дифференциальных усилителей через

соответствующие первый и второй диоды соединены с выходной шиной формирователя и первым входом делителя напряжения, второй вход которого соединен с второй шиной задания напряжения смещения, выход

делителя напряжения соединен с инверсными входами первого и второго дифференциальных усилителей, прямые входы первого и второго дифференциальных усилителей соединены соответственно с шиной задания верхнего установочного напряжения и шиной задания нижнего установочного напряжения, выводы питания первого и второго дифференциальных усилителей соединены соответственно с пятой и четвертой шинами питания.

2. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что введены первый и второй ускоряющие конденсаторы, параллельно соответствующим первому и второму резисторам.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройстве функционального контроля цифровых микросхем для переключения напряжения между заданными уровнями ьа входе контролируемой микросхемы. Цель изобретения - расширение области применения - достигается за счет повышения быстродействия, расширения диапазона и увеличения точности задания уровней выходного сигнала. Разделение цепей формирования и отслеживаний уровней выходного сигнала обеспечивает расширение диапазона амплитуд выходного сигнала Исключение режима насыщения транзисторов всех элементов формирователя и использование форсирующих RC-цепей обеспечивает повышение быстродействия. 1 з п ф-лы, 1 ил.