Транзисторный ключ Советский патент 1981 года по МПК H03K17/60 

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно - к электронной коммутационной технике, и может быть использовано, например, при построении вычислительных и изме рительных устройств, преобразователей частоты. Известен транзисторный ключ, соде жащий два коммутирующих МДИ-транзист ра различных типов проводимости и два инвертора; Объединенные истоки коммутирующих МДП-транзисторов соеди нены с входной, а объединенные стоки - с выходной шинами устройства. Первый инвертор, к выходу которого подключен затвор первого МДП-транзис тора, включен между положительной и о1рицательной шинс1ми источника питания, второй инвертор, к выходу которого подключена подложка второго МДП-транзистора, между входной шиной устройства и отрицательной шиной источника питания flj , К недостаткам подобного устройства следует отнести ограниченные функ циональные возможности. Оно не может быть использовано для коммутации отрицательного напряжения, меньшего, чем напряжение на отрицательной шине источника питания. Наиболее близок к описываемому транзисторный ключ, содержащий два коммутирующих МДП-транзистора различных типов проводимости, два управляющих МДП-транзистора различных типов проводимости, три диода и резис- тор. Тип . проводимости первого коммутирующего МДП-транзистора совпадает с типом проводимости первого управляющего МДП-транзистора, объединенные стоки коммутирующих МДП-транзисторов соединены с входной, а объединенные истоки - с выходной шинами устройства, истоки управляющих МДП-транзисторов объединены и подключены к затвору второго коммутирующего МДП-транзистора, между шиной источника питания, к которой подключен сток первого управляющего МДП-транзистора, и стоком второго управляющего МДП-транзистора включены последовательно соединенные первый и второй диоды, точка соединения которых подключена к объединенным затворам первого коммутирующего и управляющих МДП-транзисторов, а через последовательно соединенные резистор и третий диод соединена с шиной источника питания подложки первого коммутирующего и первого управляющего МДП-транзисторов объединены, и подключены к ине источника питания, подложка и ток второго управляющего МДП-транзистора объединены и соединены с подожкой второго коммутирующего МДПтранзистора f2j.

К недостаткам этого устройства также следует отнести ограниченные функциональные возможности. Оно не может рыть использовано для коммутации знакопеременного напряжения при использовании .источника питания с однополярным положительным выходом.

С целью расширения функциональных возможностей, в транзисторный ключ, содержащий два коммутирующих МДП-транзистора различных типов проводимости, два управляющих МДП-транзистора различных типов проводимости, диода и резистор, тип проводимости первого коммутйрунхцего МДП-транзистора совпадает с типом проводимости первого управляющего МДП-транзистора, объединенные стоки коммутирующих МДП-транзисторов соединены с входной, а объединенные истоки этих транзисторов - с выходной шинами устройства, истоки управляющих МДП-транзисторов объедине- . ны и подключены к затйору второго коммутирующего МДП-транзистора, между шиной источника питания, к которой подключен сток .первого управляющего ВДП-транзийтора, и стоком второго управляющего МДП-транзистора включены последовательно соединенные первый и второй диоды, точка соединения которых подключена к объединенным затворам первого коммутирующего и управляющих МДП-транзисторов, а через последовательно соединенные резистор и третий диод - к шине источника питания, подложки первого коммутирующего и первого управля1шцего МДП-транзисторов объединены и подключены к шине источника питания, подложка и сток второго управляющего ВДП-транзистора объединены и соединены с подложкой второго коммутирующего МДП-транзистора, введены два конденсатора и дополнительный диод, причем первый конденсатор включен между шиной источника питания и стоком второго управляющего МДП-транзистора, а дополнительный диод - между стоком второго управляющего МДП-транзистора и точкой соединения резистора и третьего диода, которая через второй конденсатор подключена к шине управления.

На чертеже изображена принципиальная схема транзисторного ключа.

Устройство содержит коммутирующие МДП-транзисторы 1 и 2, управлягацие МДП-транзисторы 3 и 4, диоды 5-8, резистор 9, конденсаторы 10 и 11.-Объединенные стоки коммутирующих МДПтранзисторов 1 и 2 соединены с входной 12, а объединенные истоки - с выходной 13 шинами устройства. Подложка

коммутирующего МДП-транзистора 1 и объединенные сток и подложка управляющего транзистора 3 подключены к шине 14 источника питания. Точка соединения диода 7 и резистора 9 через конденсатор 11 подключена к шине управления 15. При работе на высокоомную нагрузку в устройство следует ввести резистор утечки, показанный на чертеже пунктиром.

Транзисторный ключ функционирует следующим образ ом. Нашину 15 поступают положительные управляющие импульсы с амплитудой Величина

напряжения на шине 14 источника питания должна быть выбрана таким образом, чтобы , а (+E-Uynp ) и ( и - пределы, в которых изменяется коммутируемое напряжение). В момент поступления положительного напряжения на шину 15 транзистор 4 отпирается, транзисторы 1-3 запираются, и коммутируемый сигнал не проходит с входа 12 на выход 13 устройства. В момент окончания управляющего импульса, на шину 15 поступает отрицательный перепад напряжения При этом конденсатор 10 быстро дозаряжается через открытый диод 8, и на его нижней обкладке возникает отрицательное напряжение, равное (+Е-Uynp ). Постоянная времени разряда конденсатора 10 достаточно велика, и напряжение на его нижней обкладке ;практически не изменяется между Отрицательными перепадами на шине 15. При .нулевом сигнале на шине 15 транзис нулевом сигнале на шине 15 транзистор. 4 запирается, а транзисторы 1-3 отпираются, и коммутируемый сигнал проходит с входа на выход устройства

Введение в устройство дополнительного диода и двух конденсаторов обеспечивает отрицательное смещение на подложке транзистора 2 и достаточный уровень сигнала на его затворе, что и позволяет, в конечном счете, осуществлять коммутацию разнополярных сигналов при использовании однополярного источника питания с положительным выходным напряжением, т.е. позволяет расширить функциональные возможности устройства.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий первый и второй коммутирующие МДПтранзисторы различных типов проводимости, первый и второй управляющие МДП-транзисторы различных типов проводимости, три диода и резистор, тип проводимости первого коммутирующего МДП-транзистора совпадает с типом проводимости первого управляющего МДП-транзистора, объединенные стоки коммутирующих МДП-транзисторов спединспы с входной, а объединенные истоки этих транзисторов - с выходной шинами устройства, истоки управляющих МДП-транзисторов объединены и подключены к затвору второго комму тирующего МДП-транзистора, между шиной источника питания, к которой подключен сток первого управляющего МДП-транзистора, и стоком второго управлякндего МДП-Транзистора включены последовательно соединенные первый и второй диоды, точка соединения которых подключена к объединенным затворам первого коммутирующего и (Управляющих МДП-транзисторов, а через последовательно соединенные резистор и третий диод соединена с шиной источника питания, подложки rie вого коммутирующего и первого управл ющего МДП-транзисторов объединены и подключены к шине источника питания, подложка и сток второго управляющего МДП-транзистора объединены и соединены с подложкой второго коммутирующего МДП-транзистора, отличаю щийся тем, что, с целью расширения функциональньйх возможностей, в него введены первый и второй конденсаторы и дополнительный диод, причем первый конденсатор включен между,шиной источника питания и стоком второго управляющего МДП-транзистора, а дополнительный диод включен между стоком второго управляющего МДП-транзистора и точкой соединения резистора и третьего диода, которая через второй конденсатор подключена к шине управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мышляев В.Н. Аналоговые ключи на МДП-транзисторах. Зарубежная э:аектронная техника, 22(143), 1976, с. 19, 1Ьис. 35, 2.МикросхегМ интегральные полупроводниковые цифровые. Справочник, группы 6231, т. 3, РМ 11 070.013.3. Микросхемы интегральные серии 164, лист 8. ВНИИ Электронстандарт, 1976, (прототип),