Трехстабильный аналоговый коммутатор Советский патент 1992 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к области радиоэлектронных устройств и может быть использовано в средствах сбора и обработки информации ив средствах тестового контроля сверхбольших интегральных схем (СБИС).

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Схему транзисторов, содержащуюся в предлагаемом устройстве и представляющую собой токовые ключи отличает от известной то, что на базы транзисторов подаются уровни напряжения (уровни управляющих сигналов), в то время как в известной схеме на базу одного из трех транзисторов приложено форсированное постоянное напряжение, играющее роль опорного и задающего порог переключения для других транзисторов.

К тому же коллекторы транзисторов в предлагаемом устройстве подсоединены к разным цепям, не связанным с нулевой шиной, в отличие от известной, где два коллектора из трех соединены между собой, а все вместе через резисторы подключены к нулевой шине.

На чертеже показан предлагаемый коммутатор,

Коммутатор содержит преобразователь 1 уровней управляющих сигналов, коммутатор 2 информационных входов, токозадаю- щие элементы 3 и 4 и коммутатор 5 третьего состояния.

Преобразователь уровней управляющих сигналов содержит шесть стабилитронов 6-11, из которых катоды стабилитронов 6-9 через резисторы 12-15 подключены к положительному источнику питания, а аноды стабилитронов 6, 7, 10 и 11 через резисторы 16-19 подключены к отрицательному источнику питания, причем катод стабилитрона 7, точка соединения анода 8 и катода 10, а также точка соединения анода 9 и катода 11 подключены к входам устройства.

Преобразователь 1 уровней имеет шесть выходов, четыре из которых через резисторы 20-23 подключены к базам транзисторов 24-27 коммутатора 2 информационных входов, а два других через резисторы 28 и 29 подключены к базам транзисторов 30 и 13 коммутатора 5 третьего состояния.

Однотипные транзисторы 24, 25, 30 и 26, 27, 31 коммутаторов 2 и 5 соединены между собой эмиттерами и через токозада- ющие элементы 3 и 4 подключены к разно- полярным источникам питания.

Коллекторы разнотипных транзисторов 24, 26 и 25, 27, коммутатора 2 соединены между собой через управляющие диагонали диодных мостов 32 и 33 соответственно, выходы которых соединены между собой и подключены через вспомогательный резистор к выходу 34 устройства, а входы подключены к первому 35 и второму 36

информационным входам устройства.

Принцип действия предлагаемого устройства состоит в следующем.

На управляющие входы 37-40 устройства подается определенная комбинация логических управляющих сигналов/которые с помощью преобразователя 1 преобразуют-, ся в уровни, необходимые для управления транзисторами коммутаторов 2 и 5.

В зависимости от того, в какую цепь

будет ответвляться ток токозадающего элемента 3 (аналогично из какой цепи будет вытекать ток токозадающего элемента 4), выход трехстабильного коммутатора будет подключен или к одному из двух информационных входов, или перейдет в высокоимпедансное состояние.

Если, например, открыты транзисторы

24и 26, а остальные закрыты, то токи токо- задающих элементов будут протекать через

диодный мост 32, в результате чего потенциал выхода 34 будет соответствовать потенциалу входа 35 (первое состояние). В другом случае, когда открыты транзисторы

25и 27 и Остальные закрыты (длятранзисто- ров 30 и 31 допускается квазивыключенное

состояние, что не отражается на работоспособности схемы), токи протекают через диодный мост 33, в результате чего потенциал выхода 34 соответствует потенциалу входа

36 (второе состояние).

И, наконец, если открыты транзисторы 30 и 31, а остальные закрыты, то ток через диодные мосты отсутствует, следовательно, выход переходит в высокоимпедансное состояние (третье состояние) или, иначе говоря, оба информационных входа 35 и 36 отключены от выхода.

Пример. Предположим, коммутатор работает в режиме коммутации информационных сигналов с входов 35 и 36 на выход, для чего на управляющие входы коммутатора подана комбинация логических уровней

Эср.логики.

0

Bx.37U -1,6B Вх.38 U

0,8 В Вх.39 U - - 0,8 В

(1)

Bx.40U° -1,6 В

где логическая единица;

U°-логический нуль.5 На входы 38 и 40 по отношению к вхог дам 37 и 39 соответственно всегда подаются инверсные сигналы.

Тогда, с учетом напряжения стабилизации стабилитронов, напряжения на базах транзисторов 24.25 и 30 будут следующими:

Ub2f UCT9-1,6B

Ш

25

(2)

UcTB-0,8B.(3)

UЈ %UCT -0.8B,(4)

где UCT , UCT , UCT - напряжения стабилизации стабилитронов 7-9.

Напряжение в точке соединения эмиттеров будет приведено к меньшему из напряжений, действующих на базах транзисторов, соединенных эмиттерами.

С учетом связанного и (2), (3) напряже- ние на эмиттере будет

иэ UCT- 1,6 В + 0,7 UCT-0,9. (5) Из сравнения (5)с (2) - (4) видно, что транзисторы 25 и 30 будут закрыты, транзистор 24 открыт, ток токозадающего элемента 3 будет ответвляться в цепь с диодным мостом 32 и на выход будет передаваться сигнал с входа 35.

При другом сочетании сигналов на входах 39 и 40 будет открыт транзистор 25 и ток будет ответвляться в цепь с диодным мостом 33, в результате чего на выход будет передаваться сигнал с входа 36.

Аналогично работают транзисторы 26,. 27 и 31.

В режиме работы коммутатора, когда выход переходит в высокоимпедансное состояние, транзисторы 30 и 31 открыты, а остальные закрыты.У

Для того, чтобы закрыть, предположим. транзисторы 24 и 25, необходимо понизить напряжение в точке соединения эмиттеров до значения, приблизительно равного меньшему из значений, действующих на базах выражения (2) и (3). Это достигается за счет того, что напряжения стабилизации стабилитронов 6 и 7 выбираются на 0,3-0,4 В меньше напряжений стабилизации стабилитронов 8,9 и 10, 11, т.е. с учетом условия UcT° UCT9

UcT7-UcT8-(0,3-0,5).(6)

Тогда на базе транзистора 30 приложено напряжение

UB30 Уст7 - 1,6- В Ucr8 - (1,9 - 2,1) В (7) Теперь напряжение в точке соединения эмиттеров привязывается к напряжению на базе транзистора 30, которое равно КэЗО Uct8 - (1,9-2,1) В + 0.7 В UcT-(1,2-1,4)B.(8)

Если сравнить (8) и (2), (3), то становится очевидным то, что транзисторы 24 и 25 надежно закрыты, и, следовательно, ток токозадающего элемента 3 шунтируется транзистором 30.

Аналогично работает транзистор 31 совместно с транзисторами 26 и 27. Формула изобретения Трехстабильный аналоговый коммутатор, содержащий блок преобразования уровней управляющих сигналов, входы которого соединены с управляющими входами устройства, коммутатор информационных входов, содержащий по два транзистора разного типа проводимости, причем однотипные транзисторы соединены между собой эмиттерами и через токозадающие элементы подключены к разнополярным источникам питания, базы через резисторы подключены к соответствующим выходам блока преобразования уровней, а коллекторы разнотипных транзисторов соединены между собой через диагонали диодных мостов, выходы которых соединены с выходом устройства, а входы подключены к информационным входам устройства, а также коммутатор третьего состояния, отличающий- с я тем, что, с целью повышения быстродействия, коммутатор третьего состояния выполнен на двух транзисторах разного типа проводимости, эмиттеры которых соединены с точками соединения эмиттеров транзисторов соответствующего типа проводимости коммутатора информационных входов, базы подключены к соответствующим выходам блока преобразования уровней, а коллекторы соединены между собой.

Изобретение относится к радиоэлект ронным устройствам и может быть использовано в средствах обора и обработки информации и в средствах тестового контроля сверхбольших интегральных схем. Цель изобретения - подьГшениеФыетродей- ствия и технологичности; аналогового коммутатора . Трехста&йльный коммутатор содержит преобразователе Т уровней уп- ра в л я ю щи х с и гнало в, ком мутатор. 2 и н - формационных входов, токозгадающие элементы 3.-4..Й коммутатор 5 третье го состояния. Выполнение коммутатора третьего состояния на двух транзисторах разного типа проводимости и соединение их с транзисторами коммутатора информационных входов, а также с соответствующими выходами блока преобразования уровней позволило уменьшить задержку ..сигнала в процессе коммутации, т.е. повысить быстродействие всего коммутатора. 1 ил. t