Транзисторный ключ Советский патент 1993 года по МПК H03K17/04 

Изобретение относится к импульсной ехнике и может быть использовано в цифовых интегральных микросхемах.

Цель изобретения - повышение быстроействия за счет уменьшения времени вылючения.

Существенным является то, что первый ранзистор, противодействующий насыщеию второго транзистора во включенном со- тоянии, одновременно служит цепью ерезаряда емкости коллекторного перехоа второго транзистора при выключении.

Предложенная совокупность признаков проявляет новое свойство: при выключении ранзисторного ключа перезаряд емкости коллекторного перехода второго транзистора происходит не только через внешнюю нагрузку, но и через открытый в начальный момент времени первый транзистор, противодействующий насыщению второго транзистора во включенном состоянии.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема предлагаемого транзисторного ключа, который содержит токозадающий элемент 1, резистор 2, первый транзистор 3 и второй транзистор 4 одинаковой проводимости типа п-р-р.

В качестве токозадающего элемента может быть использован генератор ста бильного тока на биполярных транзисторах, а в простейшем случае - резистор.

Токозадающий элемент 1 включен между источником питания положительной полярности и точкой соединения базы транзистора 3 с первым выводом резистора

2. второй вывод которого подключен к базе транзистора 4, являющейся входом ключа, эмиттер транзистора 4 заземлен, а коллектор является выходом ключа и соединен с коллектором транзистора 3. эмиттер которого соединен с источником питания.

Транзисторный ключ работает следую щим образом.

Если входной ток ключа равен нулю, то транзисторы 3 и 4 открыты током задающего элемента 1.

Транзистор 4 удерживается от перехода в режим насыщения благодаря транзистору

3. что можно пояснить следующим образом. При переходе транзистора 4 в режим насыщения его коллекторный переход открывается и ток базы резко возрастает. Это приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 2, что вместе с увеличением открывающего напряжения на переходе база-коллектор транзистора 4 увеличивает открывающее напряжение на переходе база-коллектор транзистора 3.

„ У открытого транзистора 3 ток базы и ток коллектора возрастают, а у транзистора

4 ток базы уменьшается, а ток коллектора увеличивается: происходит стабилизация режима транзистора в открытом состоянии на границе между режимом насыщения и

линейным режимом в точке резкого изменения статического коэффициента передачи тока базы.

При этом транзистор 3 работает в инверсном режиме (коллекторный переход открыт, эмиттерный закрыт), который в случае применения несимметричного транзистора характеризуется низким статическим коэффициентом передачи тока базы, что в данном случае более выгодно, так как:

1эЗ () .З,

где 1эЗ - ток эмиттера транзистора 3;

И - ток элемента 1;

К4 - ток коллектора транзистора 4; Вз - коэффициент передачи тока базы транзистора 4;

Винв.з - коэффициент передачи тока базы транзистора 3 в инверсном включении.

При инверсном включении транзистора 3 стабилизации режима транзистора 4 в открытом состоянии ключа достигается при меньшем токе потребления.

При подаче на вход ключа перепада напряжения низкого уровня при вытекающем входном токе транзисторы 3 и 4 начинают закрываться.

В начальный момент выключения ключа, пока транзистор 3 еще открыт, емкости база-коллектор транзистора 3 и транзистора 4 перезаряжаются через параллельно соединенные нагрузку ключа и коллектор-эмиттер транзистора 3, что обеспечивает большой начальный ток перезаряда и быстрое рассасывание базовых зарядов транзисторов.

При пряМом включении транзистора 3, то есть когда его коллектор подключен к источнику питания, а эмиттер к коллектору транзистора 4, за счет увеличения потребляемой мощности достигается еще большее уменьшение времени выключения транзистора 3. При выходном напряжении ключа равном напряжению база-эмиттер открытого транзистора происходит надежное запирание транзисторов 3 и 4, что обеспечивает совместимость выхода данного ключа со входом аналогичного ключа, а также со входом обычных логических схем с инжекцион- ным питанием.

Предлагаемый транзисторный ключ может быть также использован в инверторах транзисторно-транзисторной логики.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий первый и второй транзисторы одного типа Проводимости, резистор и токозадающий элемент, вход которого соединен с шиной питания, а выход - с базой первого транзистора и первым выводом резистора, второй вывод которого подключен к базе второго

транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор - с выходной шиной, отличающийся тем, что. с целью повышения быстродействия за счет уменьшения времени выключения, коллектор второго транзистора подключен к шине питания через коллекторно-эмиттерный переход первого транзистора, а база второго транзистора соединена с входной шиной.

Использование: изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в цифровых интегральных микросхемах. Сущность изобретения: устройство содержит: 2 транзистора 3, 4, 1 токозадаю- щий элемент 1, 1 резистор 2. 1 ил.