Электронный ключ Советский патент 1980 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к области .вычислительной техники и может быть использовано во входных цепях измерительных систем, в цепях обратных связей операционных усилителей аналоговых вычислительных машин. Известно устройство для коммутации разнополярных сигналов, содержащее переключательное устройство, выполненное на полевых транзисторах, и устройство управления, причем в состав переключательного устройства введен адаптирующий . работы ; элемент, который обеспечивает наилучший режим работы ключевого транзистора с точки зрения достижения врзможно более высокой точности коммутацииЙ Недостатком данной схемы электронного ключа следует, считать ее нетехнологичность для интегрального испрлнения вследствие применения в переклю чательном устройстве полевых транзисторов с управляющим р-п переходом и зависимость величины амплитуды коммутируемого разнополярного сигнала от допустимого напряжения между затвором и истоком коммутирую1дег о транзистора. Известен также коммутатор аналоговых сигналов, состоящий из ключевого МОП-транзистора, управляющего МОП-транзистора и схемы слежения, обесйечивающёй в режиме отпирания ключа неизменность разности потенциала между истоком и затвором ключевого МОП-транэистотэа во всем его динамическом диапазоне 2. Однако диапазон коммутируемого сигнала этого коммутатора ограничен напряжением запирания и предельно допустимья напряжением затвор-исток МОП-транзистора. Наиболее близким техническим решением к данномуизобретению, является электронный ключ, содерхсащий полевой, транзистор с изолированным затвором источники запиракмцего и отпирающего напряжения, источник напряжения сме 14ения, переключатель с блоком управления и два блока суммирования на два входа, причем выход первого блока суммирования,подключен к подложке полевого транзистора, затвор которого соединен с выходом переключателя а выход второго соединен с первым входом переключателя, при этом первые входы блоков суммирования подключены к источнику входного сигнала, а ко BTOpbW входам блоков суммирования , одключены соответственно источник

напряжения смещения и источник отпи.рающего напряжения з.

Недостатком известного устройств является неэффективная связь входного напряжения и предельно допустимого напряжения между истоком и эатвором ключевого тран зистора. Действительно то, что напряжение На затворе в режиме запирания полевого транзистора постепенно приводит к ограничёнгию величины амплитуды коммутируемого сигнала, так как предел но допустимое напряжение затвор-исток КОПтранзИстора достигается при относительно небольшом напряжении истока. Целью изобретения являетсд, увеличение допустимого уровня разнополярного входного сигнала.

Поставленная цель достигается тем что в электронный ключ, содержащий пoJIeвoй транзистор с изолированнь1М затвором, сток которого подключен к нагрузке, источники запирающего и . отпирающего напряжения, источник напряжения смещения, переключатель с блоком управления и два блока суммирования на два входа, причем выход первого блока суммирования подключен к подложке полевого транзистора, затвор которого соединен с выходом переключателя , а выход второго блока суммирования соединен с первым вхо-лом переключателя , при этом первые Входы блоков суммирования подключены к источнику входного сигнала и истоку полевого транзистора, а ко вторым входам блоков суммирования подключены соответственно источник напряжени смещения и источник отпирающего напряжения, введен кусочно-линейный аппроксиматор,, первый вход которого подключен к источнику запирающего напряжения, второй вход - к источнику входного сигнала, а выход - ко второму входу переключателя. ;

.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого ключа дл коммутации разногтолярных аналоговых сигналов..

Функциональная схема ключа со ;5т5ит из пйлевого транзистора 1, переключателя с блоком управления 2, первого блока 3 суммирования, кусочно-линейногЬ аппроксиматора 4, второ блока 5 суммирования, источников запирающего 6 и отпирающего 7 напряжений источника напряжения смещения 8.

Исток полевого транзистора 1 служит входом устройства, а сток полевого транзистора 1 - выходом. Выход переключателя 2 соединен с затвором полевого транзистора 1. Первый вход переключателя 2 соединен с выходом второго блока 5 суммирования, второй вход - с. выходом кусочно-линейного аппроксиматора 4. выход первого бложа суммирования 3 соединен с подложкой полевого транзистора 1. Первые входы блока 3 суммирования, кусочнолинейного аппроксиматора 4 и блока 5 суммирования объединены и подключены к источнику входного сигнала. Второй вход кусочно-линейного аппроксиматора 4 соединен с выходом источника 6 запирающего напряжения. Итеро вход второго блока 5 суммирования соединен с. выходом источника 7 отпирающего напряжения, а второй вход первого блока суммирования 3 подключен к источнику 8 напряжения смещени

Устройство работает следующим образом..

Коммутация аналоговых разнополярных сигналов осуществляется через открытый канал полевого транзистора 1, при поступлении команды с блока управления на подключение к затвору полевого транзистора, через полупроводниковый переключатель 2, выхода первого блока 3 суммирования. Использование блоков суммирования 3 и 5 позволяет почти полностью исключить модуляцию сопротивления открытого канала полевого транзистора. При запирании ключа через переключатель 2 на затвор полевого транзистора 1 подается напряжение с выхода кусочнолинейного аппроксиматора 4, который регулирует величину и знак напряжения исток-затвор, сток-затвор в зависимости от величины и знака входного коммутируемого.напряжения.

При этом напряжение на затворе полевого тран.зистора 1, равное напряжению на выходе кусочно-линейного аппроксиматора 4, изменяется по следующему закону:

с 11

Е

ПРИ

0

&х аап

&х

. -Чап

ПРИ

где Ui - напряжение на затворе полевого транзистора 1, напряжение входного сиг-

нала,

11 - напряжение отсечки (запирания) полевого транзистора 1,

Uj, - напряжение на стоке полевого транзистора 1. Введение кусочно-линейного аппроксиматора 4 позволяет подавать на исток закрытого полевого транзистора 1 входной сигнал большей амплитуды, чем в известном устройстве, т.е. позволяет увеличить допустимый уровень р&знополярного входного сигнала.

Формула изобретения.

Электронный ключ, содержащий полевой транзистор с изолированным затвором, сток которого подключен к нагрузке, источники запирающего и отпирающего напряжения, источник напряжения смещения , переключатель с

блоком управления и два блока суммирования на два входа, причём выход первого блока суммирования подключен к подложке полевого транзистора, затвор которого соединен с выходом переключателя, ia выход второго блока суммирования соединен с первым вхо:дом переключателя, при этом первые входы блоков суммирования подключены к источнику входного сигнала и истоку полевого транзистора, а ко вторым входам блоков суммирования подключены Соответственно источник напряжения смещения и источник отпирающего н пряжеиия, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения допустимого

уровня раэнополярного входного сигнала, в электронный ключ введен кусочно-линейный аппроксиматор, первый вход которого подключен к источнику запирающего напряжения, второй вход к источнику входного сигнала, а выход - ко второму входу переключателя

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 309960, кл. Н 03 К 17/06, 1977, .

2.Авторское свидетельство СССР

№ 451194, кл. Н 03 К 17/60, 1974, ,

3.Авторское свидетельство СССР 445150, Kji, Н 03 К 17/00, 1973,