Аналоговый ключ Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 H03K17/414 

Изобретение относится к коммутационной и информационно-измерительн технике и может использоваться, в частности, при построении времяимпульсных устройств и быстродейств щих электронных коммутаторов, Известны аналоговые ключи, содер жащие коммутирующий полевойтранзис тор с изолированным затвором и источник смещения затвора и подложки транзисторов, причем затвор коммутирующег9 транзистора соединен с источником смещения через резистивный делитель напряжения, а между подложкой коммутирующего транзистор и источником смещения включен диод 1. К недостаткам подобных ключей на полевых транзисторах следует отнест малое.быстродействие, наличие связи между коммутируемым сигналом с цепью управления, сложность констру ции и большое потребление энергии... Наиболее близок по технической сущности и схемной реализации к предлагаемс «у изобретению аналоговый ключ, содержащий коммутирунхций полевой транзистор, два линеаризующих полевых транзистора, источник опорного напряжения и два диода. причем сток коммутирующего полевого транзистора подключен к входной клемме устройства, а через первый резистор соединен со стоком первого линеаризующего транзистора, исток коммутирукщего полевого транзистора подключен к выходной клемме устройства, а через второй резистор соединен со стоком второго линеаризующего транзистора,катод первого и анод второго диодов подключены к управляющему входу устройства и шине источника опорного напряжения соответственно 2. Недостаток такого устройства малое алстродействие. С целью увеличения быстродействия аналоговый ключ, содержащий коммутирукнций полевой транзистор, два линеаризующих полевых транзистора, источник опорного напряжения и два диода, причем сток коммутирующего полевого транзистора подключен к входной клемме устройства, а через первый резистор соединен со стоком первого линеаризующего транзистора, исток коммутирующего полевого транзистора подключен к выходной клемме устройства, а через второй резистор соединен со

стоком второго линеаризующего транзистора, катод первого и анод второго диодов подключены к управляющему входу устройства и шине источника опорного напряжения соответственно, содержит дополнительный полевой транзистор, причем затвор этого транзистора непосредственно, а исток через дополнительный резистор Ьоедннены с анодом первого диода, объединенные истоки линеаризующих полевых транзисторов и объединенные затворы коммутирующего и линеаризующего полевых транзисторов соединены се стоком и истоком дополнительного полевого транзистора соответственно а катод второго диода подключен к истоку дополнительного полевого транзистора.

На чертеже представлена схема предлагаемого аналогового ключа. Он содержит коммутирующий полевой транзистор 1, первый и второй линеаризующие полевые транзисторы 2 и 3, первый и второй резисторы 4 и 5, первый и второй диоды б и 7, дополнительный полевой транзистор 8, дополнительный резистор 9, источник 10 опорного напряжения, входную .11 и выходную 12 клеммы, клемму 13 управляющего входа..

Устройство функционирует следующим образом.

В начальный момент времени на управляющую входную клемму 11 ключа подается запирающее напряжение ijiMAKi . jjpj этом все транзисторы находятся в закрытом состоянии.,Диоды 6 и 7 открыты прямым смещеуСмАк)

где

нием, так как

V -on

EQ выходное напряжение источника спорного напряжения. Процесс открывания ключа начинается с отпирания дополнительного транзистора 8 при выполнении условия где - напряжение ртсечки транзистора 8, Полное открывание транзистора 8 произойдет при Но это условие одновременно являетс и условием начала запирания диодов б и 7. Поэтому открлвание транзистора 8 происходит быстро вследствие перезаряда паразитной емкости затвор-исток транзистора 8 через малые сопротивления смещенных в прямом направлении диодов б, 7 и малые внурен.ние сопротивления источников управляющего напряжения и опорного сметцения. Аналогичные паразитные емкости транзисторов 2 и 3 быстро разряжаются через малое сопротивление канала транзистора 8, Транзисторы 2 и 3 открываются, замыкают линеаризующие цепи, вследствие чего открывается коммутирующий транзистор 1 и коммутируемое напряжение появляется на выходной клемме 12 устройства. Коммутируемое напряжение Uo появляется также в точках

А и Б,так как транзисторы 2,3 и 8 открыты. Диод 7 закг авается, так . как всегда выполняется условие Быстрое включение коммутирующего транзистора 1 обеспечивается пода- , чей на его затвор сигнала управления через открытый диод б и низкоомный дополнительный резистор 9. Диод 6 закроется при достижении управляющим напряжением VJ уровня

Q и. Для надежного запирания диода б отпирающий сигнал управления должен быть больше Uo. Во включенном состоянии на затвор коммутирующего транзистора 1 подается половина напряжения между его стоком и истоком через каналы открытых транзисторов 2,3 и 8, чем обеспечивается линеаризация.

Для запирания ключа необходимо изменить полярность управляющего сигнала на противоположную. Запира0 иие транзисторов 2 и 3 происходит быстро, так как заряд их Паразитных емкостей происходит от источника управляющего сигнала с малой постоянной времени через открытый диод б

5 и низкормный резистор 9. Далее, при , , где - напряжение отсечки транзистор .1, коммутирующий транзистор закрывается с той же постоянной времени, что и транзистод ры 2 и 3. При выполнении условия запирается транзистор 8 и выход аналогового ключа отключается от его входа.

Формула изобретения

Аналоговый ключ, содержащий ком- мутирующий полевой транзистор, . два линеаризующих полевых- транзистора, источник опорного напряжения и два диода, причем-Ъток коммутирующего полевого транзистора подключен к входной клемме устройства, а через первый резистор соединен со стоком первого линеаризующего -транзистора, icTOK коммутирующего полевого транистора подключен к выходной клемме устройства, а через второй резистор соединен со стоком второго линеаризующего транзистора, катод первого

И анод второго диодов подключены к управляющему входу устройства и шине источника опорного напряжения соответственно, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, аналоговый ключ содержит

дополнительный полевой транзистор, причем затвор этого транзистора непосредственно, а исток через дополнительный резистор, соединены с анодом первого диода, объединенные

истоки линеаризующих полевых транзисторов и объединенные затворы коммутирующего и линеаризующих полевых транзисторов соединены со стоком и истоком дополнительного

полевого транзистора соответственно, а катод второго диода подключен к истоку дополнительного полевого транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 451194, кл. Н 03 К 17/60, 15.06.72,

2.Авторское свидетельство СССР №617840, кл. Н 03 К 17/56, 22.10.76 (прототип).