Многоканальное коммутирующееуСТРОйСТВО Советский патент 1981 года по МПК H03K17/567 H03K17/16 

(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к yctpofiet вам электронной коммутации и может быть использовано для создания много разрядных коммутаторов, реализуемых в виде интегральной схемы(ИС). Известйы многоканальные коммутирующие устройства, содержащие в каждом разряде тиристор, последовате но с которым включена нагрузка, цепи связи и цепи включения тиристоров г. Использование в подобных схемах в цепях связи и выключения тиристоров реактивных элементов (конденсаторов большой емкости, катушек индуктив- костей)практически не позволяет реализовать их средствами микроэлект ронной технологии, что является их недостатком. Более высокими техническими характеристиками обладают безреактивны многоразрядные коммутирующие устройства, содержащие в каждом канале тиристор, а также устройство упраалёНИИ, выходы которого соединены с двумя шинами питания (первой и второй и блок запуска, выход которого соединен с управляющим электродом первого тиристора f2j Недостатком данных устройств является сравнительно высокое остаточное напряжение на выходе, которое складывается из остаточного напряжения на коммутирующем транзисторе(0, 3 В) и напряжения на выходе устройства управления (fliO,3 В)при реализации устройства управления по Tiyi технологии. Таким образом, остаточное напряжение на выходах составляет SJ-0,6 Б, что приводит к значительному рассеиванию мощности при работе на сильноточную нагрузку. Кроме того, зто напряжение превышает напряжение О логических ТТЛ ИС, что затрудняет использование этих устройств, в системах, реализуемых на ТТЛ ИС.

Цель изобретения - уменьшение остаточного напряжения на выходах устройства.

Поставленная цель достигается тем что в многоканальном коммутирующем устройстве, содержащем в каждом канале тиристор, а также устройство управления, выходы которого соединены с первой и второй шинами, блок запуска, выход которого соединен с управляквдим электродом тиристора, первого канала, и токоограничивающий элемент, катоды тиристоров всех каналов соединены с общей шиной, первые аноды тиристоров нечетных каналов соединены с первой шиной,первые аноды тиристоров четных каналов соединены со второй шиной, вторые аноды тиристоров соединены с управляющими электродами следующих по направлению переключения каналов,а устройство управления соединено с шиной питания через токоограничивающий элемент.

Кроме того, устройство может быть модифицировано введением в каждый канал первого транзистора, эмиттерный переход которого включен в катодную цепь тиристора, введением в каждый канал второго транзистора, база которсго соединена с базой и коллектром первого, транзистора, а эмиттер соединен с общей шиной, а также введением в каждый канал токоограничиващего элемента, включенного в цепь первого анода тиристора.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема многоканального коммутирующего устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - схемный эквивалент многоразрядного тиристора; на фиг. 4,5 и 6 возможные модификации вьтолнения отдельных каналов устройства; на фиг возможный вариант выполнения устройства запуска и устройства управления .

Многоканальное коммутирующее устройство (см. фиг. 1)содержит в каждом из И каналов 1 1-1 И тиристор 2, катод которого соединен с общей шиной 3, первый анод тиристоров нечетных каналов соединен с первой шиной 4, первый анод тиристоров четных каналов соединен со второй шиной 5, вторые аноды тиристоров 2 соединены с управляющими электродами тиристоров следующих по направле нию переключения каналов. Шины 4 и 5 соединены с выходом устройства 6 управления, которое соединено с щиной 7 питания через токоограничивающий элемент 8.

На входную шину 9 подаются перепады напряжения устройства 6 управления. Устройство 10 запуска соединено с управляющим электродом тиристора 2, первого канала 1-1. Имппульс запуска подается на входную шину II устройства 10 запуске. Выходные шины 12 в этом варианте -устройства MOjyT быть соединены с дополнительными вторыми катодами тиристоров 2.

Многоанодный и многокатодный тиритор в топологическом отношении может быть выполнен в виде комбинации двух многоэмиттерных транзисторов I3 и 14 (фиг. 3).

Второй вариант подключения нагрузки, в котором выходная шина 12 подключена к коллектору дополнительного транзистора 15, показан на фиг. 4 на фиг. 5 представлен третий вариант подключения нагрузки, в котором выходная шина 12 подключена к коллектору второго дополнительного транзистора 16. Транзисторы 15 и 16 соединены по конфигурациизеркала тока1 В ячейке канала 1-1, изображенной на фиг. 6, содержится дополнительный токоограничивающий элемент 17. Токоограничивающий элемент 8 в этом случае может отсутствовать.

Устройство 10 запуска {фиг. 1) может быть выполнено в виде инвертора, состоящего из транзистора 18, коллектор которого соединен с управляющим электродом тиристора 2 канала 1-1, эмиттер соединен с общей шиной 3, а база соединена через резистор 19 с общей шиной 3 и через диод 20 - с коллектором транзистора 21, эмиттер которого соединен с входНОй шиной 11, а база через резистор 22 соединена с шиной 7 питания.

Устройство 6 управления (фиг.87 содержит два управляемых источника тока, образованных транзисторами 23 и 24, резистором 25 и диодами 26-29. Базы транзисторов 23 и 24 через резисторы 30 и 31 соединены с коллекторами транзисторов 32 и 33, которые вместе с транзисторами 34 и резисторами 35-37 образуют многостабильиую схему. База транзистора 33 диод 38 соединена с коллектором 5 Твход юго транзистора 39, эмиттер кот рого соединен с входной шиной 9, а база через резистор 40 соединена с шиной питания 7. В данном варианте устройство 6 управления представляет моностабильную схему, поэтому для работы устройства на входную шину 9 должны подаваться перепады напряжени (фиг. формирования которых может использоваться, например, триггер. Очевидно, что при реализации устройства 6 управления в виде бистабильной схемы управление устройством может осуществляться с помощью серии импульсов. Работа многоканального коммутирую щего устройства осуществляется следующим образом. В исходном состоянии тиристоры 2 всех каналов 1-1 - 1-п выключены, шина А соединена с токоограничивающим элемен ом 8, а шина 5 обесточена. При поступлении сигнала высокого. Уровня на входную шину I1 транзистор 18 устройства 10 запуска(фиг. включается и соединйет управляющий электрод тиристора 2 канала 1-1 с общей шиной 3, в результате данный тиристор 2 включается. Включение тиристора 2 приводит к соединению выходной шины 12 канала 1-| с общей шиной 3. В ячейках, показанных на фиг. 1, это соединение осуществляется благодаря наличию связи между эмиттерами транзистора 14(фиг. 3J, которые выполняют роль первого и второго катодов тиристора 2. В ячейке, показанной на фиг. 4 и 6, выход ная шина 12 соединяется с общей шин 3 через трайзистбр 15, который при включениитиристора 2 переходит в состояние насьш1ения, а в ячейке, изображенной на фиг. 5, выходная ши на 12 соединяется с общей шиной 3 через транзистор 16, который выполняет-роль повторителя тока. При поступлении первого сигнала высокого уровня на выходную шину 9 включается транзистор 33 устройства управления (фиг, 81), а транзистор 32 выключается, поскольку 6a30Bi tfi ток транзистора 34 перераспределйётся в его коллектор. В результате транзистор 23 выключается, а транзис тор 25 включается. При этом шина 4 обесточивается, а на шину 5 с коллек тора транзистора 25 подается фиксированный ток (фиг. 2Х 5 Поступление тока на шину 5 вызьшает включение тристора 2 канала 1-2 вследствие протекания управляю- щего тока данного тиристора 2 по цепи второй анод - первый катод тиристора 2 канала 1-1. После включения тирис- ; тора 2 канапа -2 происходит выключение тиристора 2 канала 1-1, так как цепь второй анод - первый катод тиристора 2 канала I-I (падение напряжения 1В} шунтируется цепью управляющий электрод - первый катод тиристора 2 канала .1-2 (падение напряжения X 0,ЗБ}. Таким образом, при наличии сигнала высокого уровня на входной шине многоканальное коммутирующее устройство переключается во второе устойчивое положение, в котором к общей шине 3 оказывается подключенной выходная шина 12 канала 1-2. После окончания сигнала высокого уровня на входной шине 9 устройство 6 управления возвращается в первоначальн°е состояние, при котором шина 5 обесточена, а на шину 4 подается фиксированный ток (фиг. 2). Поступление тока на шину 4 вызывает включение тиристора 2 канала и выключение тиристора 2 канала 1-2 в соответствии с описанным ранее механизмом. Далее работа устройства протекает аналогичным образом,т.е. поступление каждого следующего перепада напряжения на входную шину 9 вызывает сме.щение включенного состояния в схеме на один канал. При наличии в анодной цепи тиристоров 2 дополнительного токоограничи вающего элемента 17 и использовании по два тиристора на каждый канал в устройстве может быть включена произвольная комбинация каналов. Однако ,. устройство 6 управления в этом случае должно формировать йа выходах напряжения, а не токи. В качестве такого устройства управления можно использовать один триггер. Формула изобретения I. Многоканальное коммутирующее устройство, содержащее в каждом канае тиристор, а также устройство упавления, которого соединены первой и второй шинами, блок запуска« выход которого соединен с управляющим электродом тиристора первого канала, и токоограиичивающи элемент, отличающееся тем, что, с целью уменьшения остато кого напряжения на выходах, катоды тиристоров всех каналов соединены С общей шиной, первые аноды тирис торов нечетных каналов соединены с первой шиной, первые аноды тиристоров четньпс каналов соединены ср второй 01ИНОЙ, вторые аноды тиристоров соединены с управляющими электр дами следующих по направлению переключения каналов, а устройство упра лёния соединено с шиной питания токоограничивающий элемент. 2, Устройство по. п.1« о т л ичающ е е с я тем, что в каждый канал введен первый транэистрр, эми терный переход которого включен в катодную цепь тиристора. 58 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в каждый канал дополнительно введен второй транзистор, база которого соединена с базой и; коллектором первого транзистора, а змиттер соединен с первой шиной. 4.Устройство по пп. 1-3, о тличающееся тем, что в каждый канал допол1 мтельно введен токоограничивающий элементJ который включен в цепь первого аКбд.а тиристора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Горохов В. А. и др. Тиристоры в импульсных схемах. М., .Советское радио, 1972, с. 268, рис.95. 2.Авторское свидетельство СССР № 577678, кл. Н 03 К 17/56, 1975 (прототип).

ft/v2

14

X

7

«.J

игЛ

Фиг.5

Фиг.8