Электронный переключатель на мднтранзисторах Советский патент 1977 года по МПК H03K17/60 

1

Изобретение относится к областям аналоговой и аиалогово-цифроБой вычислительной техники и телеметрии.

Известен электронный переключатель на МДП-транзисторах, содержащее два последовательно соединенных ключевых транзистора одного ти:па проводимости, .схему защить выхода переключателя от перенапряжения, действующего «а его входе, формирователь напряжения, сигнализирующего отрицательное перенапряжение, и формирователь напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение.

К недостаткам известного устройства относится низкая надежность и сложность схемы.

С целью повыщения надежности и упрощения схемы электронного переключателя на МДП-траизисторах в нем схема защиты выполнена в виде двух цепочек последовательно соединенных транзисторов с индуцированным каналом одного типа проводимости, включенных между входом переключателя и положительным полюсом источника напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, причем средняя точка первой цепочки подключена к затвору ключевого транзистора, подсоединенного к входу, и через резистор-к управляющему входу переключателя, а средняя 1-очка второй цепочки соединена с затвором транзистора первой цепочки, подключенного к положительному полюсу источника напрял ения, сигнализирующего полол ительное иеренаетряжение, и через дополнптельный транзистор, затвор которого соединен с затвором второго транзистора первой цепочки, соединена с входом переключателя, затвор первого транзистора другой цепочки соединен со стоком этого транзистора и подключен к входу, а затвор второго транзистора подсоединен к средней точке последовательно соединенных транзисторов входной цепочки формирователя напрял ения, сигнализирующего положительное перенапряжение, у которого первые транзисторы схем подачи на пряжепия на подложку и входной цепочки, затворы которых подключены к иололсительному иолюсу псточ ика на|Прял ения, сигнализирующего полологтельное перенапрял ение, подсоединеиы к входу переключателя, второй транзистор схемы подачи напряжения «а подлол ку, затвор которого подключен к средней точке входной цепочки, подсоединен к положительному полюсу упомянутого источника, а точка соединения первого и второго транзисторов схемы подачи напрял ения подключена к подложке, второй транзистор входной цепочкп включен по схеме МДП-резистора и подсоединен к отрицательному полюсу источника напряжения питания, причем точка соединения транзисторов входной целочКИ подключена ко входу доцолпительно введенного инвертора, включенного между положительным полюсом источника напряжения, сигнализируюидего положительное 1еренапряжен1ие, и отрицательным полюсом источника напряжения литания, а выход и«вертора подключен к затвору выходного транзистора, включенного между положительным полюсом источника напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, и точкой соединения ключевых транзисторов, а формирователь напряжения, сигнализируюпдего отрипательное перенапряжение, выполнен на МДП-транзисторе, включенном между отрицательным полюсом Источника иапряжения, сигнализирующего отрицательное перенапряжение, и точкой соединения ключевых транзисторов, затвор его подключен к средней точке второй цепочки схемы защиты.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого электронного переключателя на МДП-транзисторах.

Переключатель содержит для последовательно соединенных ключевых транзистора 1 и 2 с индуциро:ванным каналом одного типа проводимости, затворы которых объединены через резистор 3 и подключены к управляющему входу 4. Схема защиты выполнена в виде двух цепочек последовательно соединенных транзисторов, первая из которых содержит транзисторы 5 и 6, а вторая - 7 и 8. Точка соединения транзисторов 5 и 6 подключена к затвору транзистора 1, а общая точка транзистора 7 .и 8 соединена с затвором транзистора 6 и через дополнительный транзистор 9, затвор которого соединен с затвором транзистоpa 5 и подключен к положительному полюсу источника напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, - с входом 10. Затвор транзистора 8 подсоединен к средней точже транзисторов 11 и 12. Формирователь напряжения, сигнализирующего отрицательное перенапряжение, выполнен на МДП-транзисторе 13, включенном между отрицательным полюсом 14 источника напряжения, сигнализирующего отрицательное перенапряжение, и точкой соединения ключевых транзисторов 1 и 2. Формирователь напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, содержит схему подачи напряжения на подложку, выполненную на транзисторах 15 и 16, входную цепочку последовательно соединенных транзисторов 11 и 12, включенную между входом 10 и отрицательным полюсом 17 источника напряжения питания, причем транзистор 11 включен по схеме МДП-резистора, а затвор транзистора 12 подключен к положительному полюсу 18 источника напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, инвертор, выполненный на транзисторах 19 и ,20 и включенный между положительным полюсом 18 источника и отрицательным лолюсом 17 источника напряжения питания. Вход инвертора подключен к точке соединения транзисторов 11 и 12, а его выход соединен с затвором выходного транзистора 21, включенного между положительным полюсом 18 источника напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, и точкой соединения ключевых транзисторов 1 и 2. Затвор нагрузочного транзистора 19 подключен к управляющему входу 4. Схема подачи напряжения на подложку выполнена в виде цепочки последовательно соединенных транзисторов 15 и 16, включенной между входом 10 и положительным полюсом 18 источника напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, причем затвор транзистора 15 подключеп к точке соедипения транзисторов 11 и 12, а затвор транзистора 16 подсоединен к положительному полюсу 18 источника напряжения. Точка соединения транзисторов 15 и 16 подключена к подложке 22. Аналоговый сигнал подается на вход 10 и снимается с выхода 23. Управляющее напряжение подается па вход 4. Электронный переключатель на МДП-транзисторах работает следующим образом.

В рабочем состоянии, при поступлении на управляющий вход 4 отрицательного напряжения, ключевые транзисторы ,1 и 2 открываются, и аналоговый сигнал передается на выход 23 без искажений. Транзисторы 5 и 9 схемы защиты и транзисторы 12 и 16 формирователя напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, закрыты напряжением источника. Транзисторы 8 и 20 открываются суммарным действием положительного напряжения от полюса 18 и отрицательного напряжения, снимаемого с точки соединения транзисторов И, 12. К затворам транзисторов 13 и 21 прикладываются запирающие напряжения, близкие к снимаемому с положительного полюса 18 источника напряжения, в результате чего на выход 23 ие передаются напряжения с полюсов 14 и 18.

Если на входе 10 действует отрицательное перенапряжение, то .к затвору транзистора 6, а, следовательно, и к затвору транзистора 13 через транзистор 7 прикладывается отрицательное напряжение, под действием которого транзисторы 6 и 13 открыты. Положительное напряжение от полюса 18 через открытый транзистор 6 прикладывается к затвору ключевого транзистора 1, не пропуская тем самым отрицательного сигнала перенапряжения на выход 23. При поступлении на управляющий вход 4 отрицательного напряжения на выход передается напряжепие, близкое к снимаемому с полюса 14, сигнализирующее отрицательное перенапряжение на входе 10.

Если на входе 10 действует положительное перенапряжение, превыщающее напряжение с полюса 18, то транзисторы 5 и 9 схемы защиты открыты, а транзисторы 6, 7 и 8 закрыты, к затвору ключевого транзистора 1 прикладывается запирающее напряжение, близкое к сигналу перенапряжения, вследствие чего положительное перенапряжение не передается на выход 23 переключателя. Открытые транзисторы 12 и 16 обеспечат подачу положительного напряжения, близкого к сигналу неренапряжевия, соответственно на подложку 22 и на затвор транзистора 20.

При поступленин на управляющий вход 4 отрнцательного напряжения ключевой транзистор 2 и выходной транзистор 21 открываются, и на выход 23 переключателя передается напряжение, близкое снимаемому с полюса 18, сигнализирующее положительное перенапряжение на входе 10. Затвор нагрузочного транзистора 19 подключен к управляющему входу 4, следовательно, в выключенном состоянии переключателя, когда к управляющему входу 4 прикладывается положительное напряжение, транзистор 19 закрыт, в результате чего уменьшается мощность, нотребляемая устройством.

Формула изобретения

1. Электронный переключатель на МДПтранзисторах, содержащий два последовательно соединенных ключевых транзистора одного типа проводимости, схему защиты выхода переключателя от иеренанряжения, действующего на его входе, формирователь наиряжения, сигнализафующего отр|;1нательное иеренапряжение и формирователь напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, о т л и чающийся тем, что, с целью иовышения надежности и упрощения схемы, схема защиты выполнена в двух цепочек последовательно соединенных транзиеторов с индуцированным каналом одного типа проводимости, включенных ме/кду входом переключателя и положптельным полюсом источника напряжения, сигнализирующего положительиое перенап яжение, причем средняя точка пе)вой цеио-1К 1 подключена к затвору ключевого транзистора, нодсоединенного к входу, и через резистор - к управляющему входу переключателя, а средняя точка второй ценочки соединена с затвором транзистора нервой ценочки, иодключенного к положительному полюсу источника напряжения, сигнализируюп1,его положительное неренапряжение, и через дополпительиый транзистор, затвор которого соединен с затвором второго транзистора первой цепочки, соединена с входом переключателя, затвор первого транзистора другой цепочки соединен со стоком этого транзистора и подключен к входу, а затвор второго транзистора подсоединен к средней точке последовательно соединенных транзисторов входной цепочки формирователя напряжения, сигнализируюн,его положительное перенапряжение, у которого нервые транзисторы схем подачи напряжения на подложку и входной цепочки, затворы которых подключены к ноложительному полюсу источника нацряження, снгнализирующего положительное перенапряжение, подсоединены к входу переключателя, второй транзистор схемы подачи напряжения на подложку, затвор которого подключен к средней точке входной цепочки, подсоединен к иоложительному полюсу упомянутого источника, а точка соединения первого и второго транз сторов схемы подачи напряжения подключепа к иодлож.ке, второй транзистор входной иеиочки включен ,по схеме МДПрезистора и иодсоединен к отр1щательному полюсу источиика 1 аиряжения питания, причем точка соедииения транзисторов входной цепочки подключена ко входу дополнительно введенного инвертора, включенного между положительным полюсом псточника напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, и отрицательным иолюсом источника напряжения питания, а выход инвертора подключен к затвору выходного транзистора, включенного между положительным полюсом источника напряжения, сигнализирующего положительное перенапряжение, и точке vi соедииения ключевых транзисторов, а формирователь иапряжеи 1я, сигнализирующего отрицательное перенапряжение, выиолнен на МДПтраизисторе. включенном между отрицательным полюсом источника напряжения, сигнализирующего отрицательное перенаиряжение и точкой соединения ключевых транзисторов, причем затвор его подключен к средией точке второй цеиочки схемы заихиты.