ДВУХТАКТНЬ!Й ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Советский патент 1974 года по МПК H03K17/60 

1

Предлагаемое изобретение может быть использовано в импульсных радиотехнических устройствах.

Известны двухтактные переключатели, содержащие триггер, выполненный на транзисторе, и два эмиттерпых повторителя с дополнительной симметрией на транзисторах разного рода проводимости.

Однако в известных переключателях температурная зависимость напряжения на переходе эмиттер-база транзистора, включенного последовательно с «дозирующими конденсаторами, приводит к дополнительной погрешности выходного напряжения (тока) интепсиметра.

С целью повыгиения быстродействия и температурной стабильности в предлагаемом переключателе для каждого эмиттерного повторителя база транзистора, противоположного по проводимости транзистору триггера, через цепочку, состоящую из последовательно включенных резистора и кремниевого диода, защунтированных конденсатором, соединена с одним из выходов триггера, который соединен с анодом германиевого диода, и через конденсатор с базой другого транзистора эмиттерного повторителя, последняя через цепочку из параллельно соединенных резистора и конденсатора соединена с катодом германиевого диода и с соединенными коллекторами транзисторов другого эмиттерного повторителя.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Двухтактный переключатель содержит транзисторы 1 и 2 симметричного триггера, транзисторы 3-6 мостового ключа, источник питания 7, базы 8 и 9 транзпстсоров 3 и 4, резисторы 10-13 илеч триггера, резисторы

14 и 15 базовых цепочек, кремниевые диоды 16 и 17, ускоряющие конденсаторы 18 и 19 в цепях баз транзисторов 3 и 4, германиевые диоды 20 и 21, ускоряющие конденсаторы 22 и 23 в цепях баз транзисторов 5 и 6, резисторы 24 и 25 коллекторно-базовых связей транзисторов ключа, ускоряющие конденсаторы 26 и 27 в цепях баз транзисторов 5 и 6, выходы 28 и 29 переключателя и вход 30 переключателя.

Предлагаемый переключатель состоит из ненасыщенного триггера на транзисторах 1 и 2 и ключевого каскада, выполненного по мостовой схеме на двух парах транзисторов 3, 4 и 5, 6 разного типа проводимости, соединенных коллекторами в каждом плече. Эмиттеры этих транзисторов подключены к противоположным полосал источника питания 7. Транзисторы 3 и 4. противоположпые по проводимости транзисторам 1 и 2 триггера, базами 8 и 9 иодключены к части коллекторных

нагрузок 10, 11 и 12, 13 плеч триггера через цепочки, каждая из которых состоит из резистора 14 (15) и диода 16 (17), зашунтированных конденсатором 18 (19). Для температурной стабилизации транзистора 3 (4) и ускорения разряда конденсатора 18 (19) вход цепочки подключен к коллекторам транзисторов 4, 6 (3, 5) противоположного плеча ключей через германиевый диод 20 (21)..Прн повыгиении быстродействия сигнал с части коллекторной нагрузки триггеров 10, И (12, 13) заводится на базу транзистора о (6) через «ускоряющий конденсатор 22 (23). Базовая цепь транзистора 5 (6) соединена с коллекторами транзисторов 4, 6 (3, 5) через цепочку, состоящую из резистора 24 (25) и конденсатора 26 (27). Емкостные нагрузки подключаются к одному из полюсов источника нитания и выходам 28 и 29.

Исходное состояние транзисторов 3-6 мостового ключа определяется состоянием транзисторов 1 и 2 триггера. Если транзистор 1 триггера находится в открытом состоянии, то часть коллекторного тока этого транзистора через ценочку : резистор 14 - диод 16 перемещается в базу транзистора 3 и открывает его. При этом открывается и транзистор 6 за счет протекания части коллекторного тока транзистора 3 через резистор 25. Транзисторы 4 и 5 в этом случае находятся в закрытом состоянии, так как их входные цепн, состоящие из резистора 15, диода 17 и резистора 24 зашунтированы: у транзистора 4 германиевым диодом 21, соединенным последовательно с открытым переходом коллектор-эмиттер 3; у транзистора 5 открытым переходом коллектор-эмиттер транзистора 6. Применение диодов в цени запуска транзисторов 4 и 3 мостового ключа позволяет улучшить температурную стабилизацию этих транзисторов без использования для этих целей дополнительных источников смещения. Так как напряжение отсечки кремниевого диода 17 (16) выше, чем у германиевого диода 21 (20), то практически весь ток базового делителя транзистора 1 (2) триггера замыкается через германиевый диод 21 (20) и открытый транзистор 3 (4) и не проходит в базу закрытого транзистора 4 (3).

Таким образом, комбинация из кремниевого и германиевого диодов, включенных в схему выщеописанным способом, выполняет роль переключателя, пропускающего в базу открытого транзистора ключа коллекторный ток триггера и не пропускающий во входную цепь закрытого транзистора ток базового делителя триггера, что нарущало бы температурную стабильность закрытых транзисторов мостового ключа.

При подаче на вход 30 запускающего импульса ранее открытый транзистор 1 закрывается, транзистор 2 открывается.

Процесс переключения транзисторов 3, 4 н 5, 6 мостового ключа происходит следующим образом.

Импульс положительной полярности с делителя резисторов 12 и 13 поступает в базу трансформатора 4 через конденсатор 19, форсированно открывая его, и в базу транзистора 6 через конденсатор 23, способствуя форсированпому рассасывапию избыточных носителей тока и быстрому запиранию транзистора 6. Одновременно импульс отрицательной полярности с делителя резисторов 10 и 11 поступает в базу ранее открытого транзистора 3 через конденсатор 18, рассасывая избыточные носители тока в базе и способствуя быстрому его выключению, а через конденсатор 22 - в базу транзистора 5, формированпо включая его.

Процесс запирания транзистора 6 донолнителыю убыстряется за счет разряда конденсатора 27 через включающийся транзистор 5 и переход база-эмиттер транзистора 6. Разряд конденсатора 18 в базовой цени транзистора 3 после отпирания транзистора 4 убыстряется, так как постоянная времени цепи его разряда определяется малым сопротиБленпем диода 20 и открьпым нереходом кол.токтор-эмпттер транзистора 4. Это позволяет снизить величину динамического сменхения на «ускоряюн1,ем конденсаторе 18, что особенно важно при работе на высоких частотах. Рассасывание избыточных носителей в базе транзистора 3 и 6 дополнительно ускоряется также коллекторным током транзистора 4 и 5.

Процесс отпирания транзисторов 5 донолнительно ускорен за счет заряда кондепсатора 26 коллекторным током транзистора 4. После нрихода на вход 30 следующего и.мнульса происходит аналогичный процесс включения транзисторов 3 и 5 и выключения транзисторов 4 и 6.

Таким образом, с выходов триггера берутся одновременно положительный и отрицательный импульсы, которые поступают в базы транзисторов ключа, ускоряющие конденсаторы, нричем импульс положительной полярности включает один транзистор и одновременно выключает другой транзистор одного нлеча моста, а импульс отрицательной нолярности производит противоположпое переключение в другом плече.

При включепии транзисторов 4 и 5 нроисходит заряд «дозирующих конденсаторов нагрузки, включенных, нанример, между плюсом источппка питания и выходом 29 через трапзистор 4 и разряд «дозирующих конденсаторов, подключенных к выходу 28, через транзистор 5, нричем эти конденсаторы нерезаряжаются наиболее эффективно в начальный момент времени переключения за счет работы ускоряющих цепочек в базовых цепях ключей. После следующего переключения транзисторы 3 н 6 открываются, а транзисторы 4 и 5 закрываются. «Дозирующие конденсаторы, подключенные к выходу 29, разряжаются, а конденсаторы, подключенные к выходу 28, заряжаются.