Электронный ключ (его варианты) Советский патент 1981 года по МПК H03K17/68 

(54) ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ (ЕГО ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к автоматике и радиоизмерительной технике и может быть использовано .для создания коммутационных устройств широкополосных аналоговых сигналов и временных быстродействующих селекторов. Известен электронный ключ, содержащий два полевых транзистора, истоки которых соединены с затвором третьего полевого транзистора, анодом первого диода и через резистор подключены к катоду второго диода и затворам первых двух полевых транзисторов, стоки которых через резисторы соединены со стоком и истоком первого полевого транзистора J. Недостатком этого электронного ключа является его низкое быстродействие Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности электронный ключ содержащий диодный мост, к точкам соединения катодов которого через резисторы подключены шины источника питания, через диоды - шины сигналов управ ления, а к точкам соединения анодов входная и выходная шины соответственно 2. Недостатком этого ключа является то, что, обладая хорошими возможностями по быстродействию в полосе пропускания в наносекундном диапазоне, он требует для линейной передачи больших токов или напряжений в нагруз ку соответственно больших токов и напряжений сигнала управления мостом, т. е. выходной ток ограничен величиной тока смещения диодов моста L (0,1 - 0,01)- I а величина напряжения Ugjj,y на выходе моста напряжением управления Е и сопротивлениями R. и R, ° и вых Цель изобретения - увеличение линейности амплитудной характеристики. Поставленная цель достигается тем, что по первому варианту в электронный ключ, содержащий объединенные в две группы шесть диодов, катоды первых трех из которых подключены к выходу первого источника тока, анод первого, из них подключен к первой шине сигнала управления, аноды других трех диодов соединены с выходом второго источника тока, а катод одного из них подключен ко второй шине сигнала управления,причем источников тока соединены с шинами питания, введены четыре тран

зиптора, первые два из которых включены последовательно между шинами питания, причем база первого соединена с анодом второго диода первой группы диодов, а. база второго - с катодом второго диода второй группы диодов, коллекторы третьего и четвертого транзисторов подключены к шинам питания, базы соединены с входной шиной, а эми теры подключены соо-тветственно к аноду и катоду третьих диодов первой и второй групп диодов.

По второму варианту поставленная цель достигается тем, что в электронный ключ, содержащий объединенные в две группы четыре диода, катоды первого и второго из которых подключены к выходу первого генератора тока, а аноды подключены соответственно к входной шине и первой шине сигнала

а .

управления, аноды третьего и четвертого, диодов соединены с выходом второго источника тока, а их катоды соответственно соединены с входной шиной и второй шиной сигнала управления, причем входы источником тока подключены к шинам питания, введены два включенных последовательно между шинами питания транзистора, базы которых соединены с выходами генераторов тока.

На фиг. 1 изображено устройство (вариант I).

Устройство содержит первый 1 и второй 2 генераторы тока, шины 3 и 4 источников питания, диоды 5-10, транзисторы 1 1-14., причем транзисторы 11 и 14 р-п-р типа, а транзисторы 12 и 13 п-р-п типа; первую 15 и вторую 16 шины сигналов управления и входную 17 и выходную 18 шины.

Последовательное включение с транзисторами 13 и 14 диодов 7 и 10 зашищает эмиттерные переходы этих транзисторов. Транзисторы 11 и 12 на входе

цепь, состоящую из диодов 6, 7, 9 и 10 транзисторов 11-14. В этом режиме диодно-транзисторный ключ работает как двухтактный эмиттерный повторитель и передает сигнал со входа на

выход. При подаче на шины 15 и 16 уп-равления отрицательного напряжения U-,,j,j,p к катоду диода 5 и положительного - к аноду диода 8 диоды 5 и 8 смещаются в прямом направлении и токи смещения моста, создаваемые генераторами I и 2 тока переключаются в схему управления ключом. Диоды 6, 7, 9 и 10 и эмиттерные переходы транзисторов 11-14 запираются, т. е. диоднотранзисторный ключ за:перт и сигнал со входа на выход не передается. Выходное сопротивление ключа в закрытом состоянии и остаточный ток определяется тепловыми токами эмиттерных переходов транзисторов 13 и 14.

На фиг. 2 показана электрическая схема электронного ключа (вариант М).

Электронный ключ по варианту II содержит генераторы 19 и 20 тока, источники 21 и 22 питания, диоды 23-26, транзисторы 27 и 28 соответственно р-п-р и п-р-п типа проводимос.тей, шины 29 и 30 управления.

Коллекторы транзисторов 27 и 28 подключены к источникам 21 и 22 питания +Е и -Е. Выходом ключа является точка объединения эмиттеров транзисторов 27 и 28.

Электронный ключ работает следующим образом.

Прикладываемое к шинам 29 и 30 управления ключом положительное напряжение +U

- к катоду диода П.Р

цательное напряжение 55 диода 24 запирает эти диоды

I и

и

с m-tH j ключа симметрируют схему и увеличивают входное сопротивление-электронного ключа. Прикладываемое к шинам I5 и 16 положительное напряжение - к катоду диода 5 и отрицательное напряжение t-ixjfjpg - к аноду диода 8 запирает эти диоды. Vnp cvnm- 1и,„р,, где cvyi-ivi максимальный и минимальный уровни напряжения сигнала, коммутируемого электронным ключом., Токи смещения., создаваемые генераторами 1 и 2 тока переключаются в 5 где U fyjQjj и c,Yn-}Yi максимальный и минимальный уровни напряжения коммут руемого сигнала. Токи смещения создаваемые генерат рами 19 и 20 тока,переключаются в це состоящую из диодов 25 и 26 и транзи торов 27 и 28. В этом режиме электро ный ключ работает как двухтактный эмиттерный повторитель и передает си нал со входа на выход. При подаче на шины 29 и 30 управления ключом отрицательного напряжения кат ду диода 23 и положительного напряжения - к аноду диода 24. дио ды 23 и 24 открываются и токи смещения моста, создаваемые генераторами 19 и 20 тока, переключаются в схему управления ключом (не показана). Ди ды 25 к 26 к транзисторы 27 и 28 зап раются, и сигнал со входа на выход не передается. Выходное сопротивление ключа в закрытом состоянии и остаточный ток определяется обратньига токами эмиттерных переходов транзисторов 27 к 28. Электронный ключ обладает существенными преимуществами по сравнению с известными. Использование вместо диодов выходной цепи моста эмиттерных переходов транзисторов образующи двухтактный эмиттерный повторитель, , позволяет уменьшить токи управления включением моста (т. е. мощность, потребляемую от источника управляющих сигнешов) и уменьшить выходное сопротивление открытого ключа. Следовательно, предлагаемый -электронный ключ мостового типа в отличие от ди одного моста приобретает свойства эмиттерного повторителя и способност работы от маломощного источника коммутируемого сигнала на низкоомную нагрузку. Таким образом, в предлагаемом уст ройстве за счет того, что входное сопротивление увеличивается,соответственно уменьшается входной ток коммутируемого сигнала, следовательно величина тока, управляющего включени ем может быть уменьшена, что приводи к увеличению диапазона линейности амплитудной характеристики устройств 2 Формула изобретения 1. Электронный ключ, содержащий объединенные в две группы шесть диодов , катоды первых трех из которых подключены к выходу первого источника тока, анод первого из них подключен к первой щине сигнала управления, аноды других трех диодов соединены с выходом второго источника тока, а катод одного из них подключен ко второй шине сигнала управления, причем входы источников тока соединены с щинами питания, о тличающийс я тем, что, с целью увеличения лияейности амплитудной характеристики, в него введены транзистора, первые два из которых включены последовательно между шинами питания, причем , база первого соединена с анодом второго диода первой группы диодов, а база второго - с катодом второго диода второй группы диодов, коллекторы третьего н четвертого транзисторов подключены к шинам питания, базы соединены с входной шиной, а эмиттеры подключены соответственно it аноду и катоду третьих диодов первой и второй групп диодов. 2. Электронный ключ, содержащий объединенные в две группы четыре диода, катоды первого и второго из которых подключены к выходу первого генератора тока, а аноды подключены соответственно к входной шине и первой шине сигнала управления, аноды третьего и четвертого диодов соединен) с выходом второго источника тока, -а их катоды соответственно соединены с входной шиной и второй шиной сигнала управления, причем входы источников тока подключены к шинам питания, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения линейности амплитудной характеристики, в него введены два; включенных последовательно между шинами питания транзистора, базы которых соединены с выходами генераторов тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 617840, кл. Н 03 К 17/687, 22.10.76. 2.Патент Японии № 48-18021, кл. 98/5/6 11, 02.06.73.

3

i

I СИ

12 KJ7$

вход

f 70-(l

1Z

Выход

л

f

V f

8

. ,

I

I CM

Tf

л

Фиг,1

и ynp.l

за020

ивк