Аналоговый переключатель напряжения Советский патент 1980 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может использоваться в электронных устройствах коммутации.5

Известен четырехдиодный компенсирсгванный переключатель, в котором коммутируемый сигнал через два одинаковых параллельно включенных резистора подводится к крайним выводам двух JQ последовательно соединенны;: диодов, а снимается с точки соединения этих диодов l3 . Упомянутые резисторы; обеспечивают режим работы диодов по ПОСТОЯН1ЮМУ току. К точкам соединения.,

резисторов и диодов подключены диоды управления, соединенные с разнополярными источниками управляЕощего напряжения. При наличии управляющих сигналов управляющие диоды переходят 20 в проводящее состояние, в результате чего первые два диода запираются и тем самым отключают источник коммутирующего сигнала от нагрузки.

Недостатком данного переключателя 25 является необходимость в использовании двух разнополлрных источников управляющего напряжения. Точность компенсации напряжения смещения нуля в этой схеме недостаточно велика,поскольку она в значительной степени зависит от стабильности источника напряжения смещения.

Переходное сопротивление R данного переключателя достаточно велико, поскольку источник когф утируемого сигнала подключен через сопротивления, величины которых не могут быть сделаны малыми.

Известен также аналоговый переключатель напряжения, содержащий эмиттерный повторитель на транзисторе, вход которого через диод соединяр;тся с входом перек.пючателя, ключ тока, соединенный с источником управляющего напряжения и с выходом эмиттерного повторителя, диод, один вывод которого соединен с выходом эмиттерного повторителя, причем полярность включения диода обеспечивает его проводящее состояние при закрытом ключе тока и наоборот 2.Второй вывод этого диода соединен с входом выходного эмиттерного повторителя, который служит для компенсации смещения нуля и согласования с нагрузкой.

Недостатком устройства является низкая точность передачи входного

сигнала из-за неидентичности последовательно включенных р-п-переходов.

Целью изобретения является повышение точности передачи входного .напряжения переключателем в его открытом состоянии.

Это достигается тем, что в аналоговый переключатель напряжения, содержащий эмиттерный повторитель на транзисторе, вход которого является входом аналогового переключателя, ключ тока, соединенный с источником управляющего напряжения и с выходом эмиттерного повторителя,и диод, катод которого соединен с выходом эмиттерного повторителя, введен инвертирующий повторитель тока, один вывод которого соединен с коллектором транзистора эмиттерного повторителя, а другой вывод соединен с анодом диода и с выходом аналогового переключателя, причем инвертирующий повторитель тока может быть выполнен на двух биполярных транзисторах, комплиментарных транзистору эмиттерного повторителя, база и коллектор первого транзистора соединены между собой, с базой второго транзистора и с коллектором эмиттерного повторителя, коллектор второго транзистора соединен с вьлходом устройства, а эмиттеры транзисторов соединены с источником питания.

На фиг, 1 представлена схема аналогового переключателя напряжения; на фиг. 2 - вариант аналогового переключателя.

Переключатель содержит эмиттерный повторитель на транзисторе 1,вход 2 которого является входом переключателя,ключ тока 3,соединенный с клеммой для подключения источника управляюще напряжения, диод 5, соединенный с выходом эмиттерного повторителя и выходной клеммой 6 аналогового переключателя, резистор 7 нагрузки эмиттерного повторителя, инвертирующий повторитель 8 тока (ИПТ).

Ключ работает следующим образом.

При закрытом ключе тока 3 токи через эмитт.ерный переход и диод 5 равн по величине,поэтому падения напряжения на них тоже равны и компенсируют друг друга. Участие только двух последовательно включенных р-п-переходов в компенсации смещения нуля обеспечивает повышение точности передачи входного напряжения переключателем в открытом состоянии. В том случае, когда ключ тока открыт, эмиттерный переход транзистора 1 смещается в обратном направлении, транзистор запирается.

Отсутствие тока на входе ИПТ, а следовательно, и на его выходе приводит к запиранию диода 5. В результате этого источник компенсируемого напряжения оказывается изолированным

от выхода 6 двумя запертыми р-п-переходами, средняя точка между которыми замыкается на землю через открытый ключ тока 3 и источник управляющего напряжения.

ИнвертируЕощий повторитель тока аналогового переключателя напряжения может быть выполнен на двух биполярных транзисторах 9 и 10, комплиментарных транзистору 1 эмиттерного повторителя. База и коллектор первого из них соединены между собой, с базой транзистора 10 и со входом ИПТ. Коллектор транзистора 10 соединен с выходом ИПТ, а эмиттеры транзисторов 9 и 10 соединены с источником питания. Ключ тока выполнен на транзисторе 3.

Устройство работает следующим образом.

В открытом состоянии переключателя на эмиттерный переход транзистора 3 подано запирающее напряжение,в закрытом на клемму 4 подается положительный потенциал, смещающий эмиттерный переход транзистора 3 в прямом направлении. В этом режиме через него протекает весь ток сопротивления нагрузки 7. При этом транзистор 1 запирается, ток на входе и выходе ИПТ отсутствует. Эмиттерный переход транзистора в роли диода 5 также оказывается запертым. Поскольку в этом переключателе используется диодный ключ тока и применены транзисторы с fт - МГц, задержка переклю1чения достаточно мала и измеряется единицами наносекунд ( - 5 не) , что на порядок лучше соответствующих параметров схемы прототипа.

Предлагаемое устройство отличается простотой, удобно для изготовления по гибридно-пленочной технологии поскольку содержит всего три полупроводниковых кристалла и один розистор.

Формула изобретения

1.Аналоговый переключатель напряжения, содержащий эмиттерный повторитель на транзисторе, вход которого является входом аналогового переключателя, ключ тока, соединенный

с источником управляющего напряжения и с выходом эмиттерного повторителя, и диод, катод которого соединен с выходом эмиттерного повторителя, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности передачи входного напряжения переключателем в его открытом состоянии, в него введен инвертирующий повторитель тока, один вывод которого соединен с коллектором транзистора эмиттерного повторителя, а другой вывод соединен с анодом диода и с выходом аналогового переключателя.

2.Переключатель по п. 1, отличающийся тем, что инвертирующий повторитель тока выполнен на

двух биполярных транзисторах, комплиментарных транзистору эмиттерного повторителя, база и коллектор первого транзистора соединены между собой с базой второго транзистора и с коллектором эмиттерного повторителя, коллектор второго транзистора соединен с выходом устройства, а эмиттеры транзисторов соединены-с источником питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Арховский В.Ф. Схема переключения аналоговых сигналов. М., Энергия, 1970, с. 62-68.

2.Заявка Великобритании № 1409918 кл. Н 03 К 17/56, (НЗТ, Н4К) 15.05.75 (прототип).

-f