Многоканальное коммутирующее устройство Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 H03K17/72 

- riструктурой. Следовательно, недостатками этого устройства являются низкая надежность, большая потребляемая мощность и сложность. Цель изобретения - повышение наде ности, снижение потребляемой мощност и упрощение устройства. С этой целью в многоканальном ком мутирующем устройстве, содержащем приборы с многослойной р-п-р-п струк турой, аноды которых соединены с пер вой шиной, которая через резистор соединена с шиной питания, вторую и третью шины,которые соединены .с нёин версным и инверсным выходом упрайляющего устройства соответственно, цепь запуска, первые катоды нечетных приборов с многослойной р-|л-р-у стру турой соединены с второй шиной, первые катоды четных приборов с многослойной р-п-р-п струКтурой соединены с третьей шиной, а вторые катоды при боров с многослойной р-(-1-р-п структурой соединены с соответствующими базами последующих приборов с четырехслойной р- п-р-п структурой. Кроме того, с целью придания дополнительных возможностей многоканальное коммутирующее устройство может быть модифицировано дополнительным введением цепи сброса, содержаще транзистор, коллектор которого соеединен с первой шиной, эмиттер соеди нен с общей шиной, а база через рёзи стор соединена с шиной сброса; цепи запуска, вьтолненной в виде порогово го элемента, который включен между первой шиной и р-базой первого прибо ра с многослойной р-п-р-п структурой; цепи запуска, содержащей пороговый элемент, транзистор, резистор, и прибор с многослойной р-п-р-п стру турой, анод которого соединен с первой шиной, первый катод соединен с третьей шиной, второй катод соединен с р-базой первого прибора с многослойной р-п-р-п структурой, а р-база через пороговый элемент соединена с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с первой шиной, а ба за через резистор соединена с третье шиной; а также дополнительным введением цепи вывода сигнала 1„, содержащей резистор, диод и транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной, база через диод соединена с .зой прибора с многослойHOjf p-n-p-n структурой и одним из выводов резистора, другой вывод к (эторого соединен с шиной питания, Кроме того, возможно.дополнительное введение приборов с многослойной p-rt-p-n структурой и четвертой шины, которая соединена с дополнительным инверснымвыходом устройства управления, аноды дополнительньах приборов с многослойной р-п-р-ул структурой .соединены.с первой шиной, первые катоды соединены с четвертой шиной, вторые катоды соединены с р-базами предыдущих ненетных приборов с многослойной р-п-р-п структурой, а р-базы - с третьими катодами последующих нечетных приборов с многослойной структурой. Дополнительно введенная четвертая шина может быть соединена с третьим дополнительным выходом устройства управления, первый катод каждого третьего прибора с многослойной p-n-p-h структурой соединен с четвертой , а третьи катоды приборов с многослойной р-п-р-п структурой - с рбазами предыдущих приборов с многослойной р-п-р-п структурой. На фиг,.1 изображена схема основного варианта предлагаемого устройства с управлением-структурами по р-базам, предусматривающая включенное состояние одного из приборов с многослойной структурой в исходном состоянии; на фиг. 2 - то же, с управлением структурами по h-базам; на фиг. 3 - модифицированный вариант устройства, обеспечивакхцего выключенное состояние всех приборов с многослойной p-h-p-n .структурой в исходном состоянии; на фиг. 4 - то же, реверсивный вариант; на фиг. 5 - модифицированный рейерсивный вариант устройства. Основной вариант предлагаемого устройства (фиг. 1) содержит приборы с многослойной p-h-p-n структурой 1 - 1, аноды которыхсоединены с первой шиной 2, которая через резистор 3соединена с шиной 4 питания. Первые катоды нёче ных. приборов с многослойной р-п-р-п структурой 1 - Ij соединены со второй шиной 5, а первые катоды четных приборов с многослойной p-h-p-n структурой Ij Ijti стретьей шиной 6. Шина 5 соединена с неинверсньлм, а шина 6 - с инверсным выходом управляющего устройства 7. Управл. устройство 7 в данном варианте представляет собой моностабильную переключающую схему, выполненную на транзисторах 8-10. Эмиттеры транзисторов 8 и 10 соединены с общей шиной 11. База транзистора 9 через резистор 12 соединена с шиной 4питания, базы транзисторов 8 и 10 соединены с выходом элемента И 13, выполненного на двухэмиттерном транзисторе 14, база .которого через резистор 15 соединена с шиной 4 питания. Один иэ эмиттеров двухэмиттерного транзистора 14 соединен с общей шиной 16 разрешения, а второй - с .сигнальной шиной 17. В качестве управляющего устройства 7 можно использовать бистабильную схему, например триггер.. В этом случае устройство может содержать в два раза меньшее количество приборов с многослойной р-п-р-п структурой. Кроме того, устройство содержит цепь сброса, состоящую из транзистора 18, коллектор которого соединен с шиной 2, эмиттер соединен с общей шиной 11, а база через резистор 19 соединена с шиной 20 сброса, цепь запуска, состоящую из порогового эле мента 21, выполненного в виде Двух последовательно включенных транзисто ров 22 и 23 и включенного между шиной 2 и р-базой прибора с многослойной р-ь-р-п структурой 1 , и цепь вывода сигнала 1, содержащуюРезистор 24, один из выводов которого соединен с шиkoй 4 питания, а другой - с п-базой прибора с многослойной р-п-р-п структурой 1 и через диод 25 - с базой транзистора 26, эмиттер которог соединен с общей шиной 11. Коммутируемые шины 27 - 27 в данном варианте устройства соединены с b-базами нечетных приборов с многослойной p-n-p-irv структурой. Многоканальное коммутирующее устройство работает следующим образом. В исходном состоянии транзистор 10 управляющего устройства 7 включен коллекторным током транзистора 9, а транзистор 8 выключен. Шина 5 через открытый транзистор 10 соединена с общей шиной 11, прибор с многослойно р-п-р-ь структурой 1 включен благодаря прохождению тока через транзисторы 22 и 23 в момент включения напряжения питания. Коммутируемая шина 27; подключена к общей шине 11 через включенный прибор с многослойной p-n-p-v структурой 1 и транзистор 10. Остаточное напряжение на шине 27 составляет около 0,6 В. Потенциал коллектора транзистора 26 находится на уровне около 0,3 В вследствие про хождения тока через его базоэмиттерный переход. При поступлении первого импульса на сигнальную шину 17 и наличие сигнала на шине 16 разрешения происходи включение транзистора 8 и выключение транзистора 10, поскольку базовый ток транзистора 9 перераспределяется в цепь его эмиттера. В результате этого шина 6 соед Тняется с общей шиной 11, а иина 5 Отсоединяется от не Это вызывает перераспределение анодного тока прибора с многослойной структурой 1 через его второ катод в цепь р-базы прибора с многослойной структурой 1,L и вклю чение прибора с многослойной р-ц-р-г структурой l,j. Далее происходит выключение прибора с четырехслойной структурой 1 вследствие его шунтирования цепью анод - р-база вкл ченного прибора с многослойной p-h-p структурой Ij. После окончания импул са на сигнальной шине 17 управляющее устройство 7 возвращается в исходное состояние. При этом аналогичным обра зом происходит вклю.чение прибора с Многослойной структурой ц н включение прибора с многослойной р-п-р-п структурой 1,,, В этом состоянии устройства с общей ииной J соединена коммутируемая 1:.ина 27. Таким образом, поступление одного импульса на сигнальную шину 17 вызьшает переключение устройства в следующее устойчивое состояние и, соответственно, подключение следующей коммутируемой шины 27 к общей шине 11. Далее работа устройства осуществляется аналогичным образом. Цепь запуска при этом бездействует, поскольку напряжение на.шине 2 не достигает уровня, достаточного для прохождения тока через транзисторы 22 и 23. При поступлении ь-го импульса на сигнальную шину 17 прибор с многослойной р-м-р-п структурой 1,. выключается и включается прибор с многослойной р-уч-р-п структурой 1а. При этом ток резистора 24 начинает Проходить через прибор с многослойной р-л-р-и структурой 1а.и транзистор 8. Транзистор 26 выключается, и потенциал на его коллекторе повышается. После окончания Г1-ГО импульса на сигнальной шине 17 устройство возвращается в исходное состояние. Таким образом, потенцисш йа коллекторе транзистора 26 повторяет уровень п-го импульса на сигнальной шине 17. Наличие цепи вывода сигнала 1 позволяет организовывать на основе данных устройств многоразрядные делители числа импульсов путем соединения колектора транзистора 26 с ШИНОЙ 16 разрешения следующего устройства. В стройстве, схема которого изо- , бражена на фиг. 2, управление включенным состоянием приборов с многослойной структурой осуществляется по у -базам. Устройство включает в свой состав цепь для запуска первой многослойной структуры, состоящую из транзистора 28 и резистора 29, управляемую по шине 30. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии транзистор 10 управляющего устройства 7 включен в связи с протеканием коллекторного тока транзистора 9 через переход базаэмиттер и шина 5 оказьшается соединенной с общей шиной 11. В этом состоянии все приборы с многослойной р-п-р-п структурой находятся в выключенном состоянии. При поступлении импульса напряжения на шину 30 открывается транзистор 28 за счет протекания тока по шине 30 через резистор 29 и переход база-эмиттер транзистора 28. Через открытый транзистор 28 протекает ток, вытекающий из п-базы многослойной р- л-р-п структуры 1, в результате чего происходит включение многослойной структуры 1 . После включения многослойной р-ц-р-г структуры 1 напряжение на шине 30 снимается. При включенном состоянии многослойной р-м-р- л структуры 1 имеетс .инжекционная связь между катодами, что обуславливает протекание тока, вытекающего из л-базы многослойной р-п-р-У структуры Ixj через второй катод многослойной p-tv-p-n структуры 1 . При поступлении импульса на шину 17 и наличии сигнала разрешения на шине 16 происходит включение транзистора 8 и выключение транзистора 10. Шина 5 отсоединяется от шины 11, а шина б присоединяется к ней. Цепь ггервого- катода многослойной p-n-p-h структуры ц разрывается и выключает ся. В связи с предварительным протеканием трка через п-базу многослой ной р-п-р-п структуры l,j в ней проис ходит накопление неосновных носителе заряда и при подключении первого кат да многослойной р-п-р-п структуры 1 к общей шине 11 происходит включение данной многослойной р-п-р-ул структуры. После окончания действия сг на Сигнальной шине 17 управляющее устройство 7 возвращается в исхо дное состояние. При этом происходит включение следующей многослойной структуры 1, что соответствует переключению устройства в слелующее устойчивое состояние. Кроме того, в данном варианте устройства реализован другой возмож ный способ подключения нагрузок коммутируемые шины 27 27у, подключаются к дополнительным третьим катодам нечетных приборов с многослой ной структурой 1 - что обеспечивает подключение коммутируемых шин 27 - 27 к общей шине 11 при наличии достаточной связи меж ду катодами приборов с многослойной ..-h структурой ,-i Предлагаемое устройство может иметь модифицированную цепь запуска (фиг. 3), содержащую прибор с многослойной р-п-р-п структурой 31, по роговый элемент 21, состоящий из ди дов 22 и 23, транзистор 32 и резист 33. Благодаря такому выполнению; цепи запуска все приборы с многослойн p-V4-0-« структурой 31, 1 - 1, в 1 сходном I состоянии выключены, поско ток через транзистор 32 в этом сост янии устройства не проходит. ВключеЯие прибора с многослойной р-и-рст,уктурой 1 происходит после посту пления первого импульса,на сигнальную шину 17. Такое выполнение цепи запуски обеспечивает уменьшение мощ ности, потребляемой устройством. PeвepcивныЙJ вариант предлагаемого многоканального коммутирующего устройства (фиг. 4) содержит дополнительную шину 34, соединенную с вторым инверсным выходом управляющего устройства 7, образованным коллекторной цепью транзистора 35, эмиттер которого соединен с общей шиной 11, а база - с выходом дополнительного элемента И 36, выполненного в виде двухэмиттерного транзистора 37, база которого через резистор 38 соединена с шиной 4 питания, один из эмиттеров соединен с cигнaльнoЙJшиной 17, второй - с шиной 39 разрешения. Первый катод каждого третьего прибора с многослойной р-ц-р-щ структурой Ij - Ij соединен с дополнительной шиной 34, р-баэа соединена с вторым катодом последующего, а второй катод - с р-базой предыдущего прибора с многослойной р-п-р-п структурой, соединенного с шиной 5. При наличии сигнала высокого уровня на шине 16 разрешения и сигнаша низкого уровня на шине 39 разрешения устройство переключается в прямом направлении. Работа устройства в этом,- случае . осуществляется аналогично описанному выше нереверсивному варианту устройства. Шина 34 -пос.тоянно находится под высоким потенциалом. После поступления сигнала высокого уровня на шину 39 разрешения и сигнала низкого уровня на шину 16 разрешения на шине 6 устанавливается постоянно высокий уровень потенциала, а потенциал на шине 34 в противофазе повторяет импульсы на сигнальной шине 17. Вследствие этого поступление каждого импульса .на сигнальную шину 17 вызывает включение, прибора с многослойной р-п-р-тд структурой l,- первый катод которого соединен с шиной 34, р-база соединена с третьим катодом (1+1), а второй катод с р-базой (1-2) прибора с многослойной р-п-р-п структурой, что вызьшает смещение включенного состояния в схеме на разряд в обратном направлении. В модифицированном реверсивном варианте предлагаемого устройства (фиг. 5) управляющее устройство 7представляет собой трехстабильную реверсивную схему. Можно использовать, например, трехканальное реверсивное устройство, аналогичное изображенному на фиг. 3. В процессе работы управляющее устройство 7 реализует программу коммутации шин 5,6 и 34, указанную в таблице. Подключение шин 5,6 и 34 по данной программе обеспечивает перемещение включенного состояния в прямом или обратном направлении в соответствии с описанным выше механизмом, . Предлагаемое устройство может быть легко выполнено по стандартной ТТЛ технологии, поскольку используемые: в нем многослойные приборы с p-rv-p-n структурой в схемном и топологическом отношениях представляют собой интегральные транзисторы противоположного типа проводимости, соединенные соответствующим образом.

Шина, номер

1 1

О О 1 1

Формула изобретения

2,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно введена цепь сброса, содержащая транзистор, колле1 тор которого соединен с первой шиной, эмиттер соединен с общей шиной, а база через резистор соединена с шиной сброса.

3 Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цепь за.пуска, выполнена в виде порогового .элемента, который включен между первой шиной и р-;;:;базой первого прибора с многослойной p-tv-p-n структурой .

Уровни сигналов

1 о 1 1 1 о

1 о 1 о 1 1

1 1 о 1 1 о

1 о 1 1 о 1

анод которого соединен с первой шиной, первый, катод соединен с третьей шиной, второй кат-од соединен с р-ба5зой первого прибора с многослойной р-п-р-п структурой, а р-база через пороговый элемент соединена с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с первой шиной, а база через резистор соединена с третьей

0 шиной ,

5 7ран зисгор, эмиттер которого соединен с общей шиной,база через диод соединена с п-базой прибора с многослойной р-п-р-п структурой и одним из выводов резистора, другой

0 вывод которого соединен с шиной питания .

5 шина, которая соединена с дополнительным инверсным выходом устройства управления, аноды дополнительных приборов с многослойной р-п-р-и

0 структурой соединены с первой шиной, первые катоды соединены с четвертой шиной,вторые катоды соединены с р-базамй предыдущих нечетных приборов с многослойной p-n-p-t-s структурой, а р-базы - с тpeтьи ш катодами по5следующих нечетных приборов с многослойной р-п-р-п структурой.

0 соединена с третьим дополнительным выходом управляющего устройства,- первый катод каждого третьего прибора

с многослойной структурой соединен с четвертой шиной, а третьи 5 катоды приборов с многослойной

p-M-p-n структурой соединены с р-баэами предыдущих приборов смногослойной р-н-р- л структурой.

Источники информации, принятые во внимание при эксперти-эе

2.Авторское свидетельство СССР - 577678, кл. Н 03 К 17/56, 1975. 4 +f о-гС±3 Ц 27.. 27, 2 27 г 2 ггп-г n-1 Пп