Устройство выборки и хранения Советский патент 1982 года по МПК H03K17/60 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано , в частности в устройствах преобразования информации.

Известно устройство выборки и хранения содержащее коммутируемый дифференциальньй каскад, .юковые , переключатели, генера-юры тока и истоковый. повторитель f.

Однако известное yci-ройство не отличается высокой точностью и достаточно высоким быстродействием.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство выборки и хранения, содержащее дифференциальный усилитель, база первого транзистора которого соединена с шино источ)ника входного напряжения,оаза.второго транзистора соединена с выходной шиной, а эмиттеры через коллекторно-змиттерный переход первого транзистора токового переключателя - с первым выводом первого источника тока, второй вывод которого подключен к отрицательной шине питания, базы транзисторов токового переключателя подключены к шинам источника управляющего напряжения, кол- , лектор первого.транзистора дифференциального усилителя соединен с эмиттером вспомогательного транзистора, база которого соединена с анодом первого диода, катод которо10рого подключен к коллектору второго транзистора функционального усилителя, затвор полевого транзистора чкрез накопительный конденсатор соединен с земляной шиной, сток- с

15 положительной шиной питания, и второй источник тока, одним выводом подключенный к отрицательной шине питания L2,

Однако известное устройство не

20 отличается высокой точностью и быстродействием.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности.

Для достижения этой цели в устройство выборки и хранения, содержащее дифференциальный усилитель, база первого транзистора которого соединена с шиной источника входного напряжения , база второго транзистора соединена с выходной рш--. ной, а эмиттеры через коллекторно-эмиттерный переход первого транзистора токового переключателя - с первым выводом первого источника тока, второй вьшод которого подключен к отрицательной шине питанияj базы транзисторов токового перекючателя подключены к шинам источника управляющего напряжения, коллектор первого транзистора дифференциального усилителя соединен с эмиттером вспомогательного транзистора, база которого соединена с анодом первого диода, катод которого подключен к коллектору второго транзистора дифференци ального усилителя, затвор полевого транзистора через накопительный конденсатор соединен с земляной Ыиной, сток с положительной шиной питания, и второй источник трка, одним выводом подключенный к .отрицательной шине питания, введены два транзисторных отражателя тока два эмиттерных повторителя на транзисторах разного типа проводимости , делитель тока на двух трайзисторах, два дополнительных транзистора разного типа проводимости, транслятор уровня в виде стабилитрона и диод, причем эмиттеры транзисторов делителя тока соединены с коллектором второго транзистора переключателя тока, базы - с выходной шиной, вторым выводом второго источника и через стабилитрон - с истоком полевого транзистора, коллектор первого транзистора делителя тока подключен к входной шине первого отражателя тока, подключенного к положительной шине питания, выходная шина первого отражателя тока соединена с базой р-п-.р транзистора первого эмиттерного повторителя, коллектором второго транзистора дифференциального усилителя и эмиттером дополнительного транзистора р-п-р типа, коллектор которого соединен с отрицательной шиной питания, а база - с истоком полевого транзистора и базой хополнительного

транзистора п-р-п типа,коллектор которого соединен с пoJfoжитeльнoй шиной питания, а эмиттер - с базой: п-р-я транзистора второго эмиттерного повторителя, анодом дополнительного диода, катод которого соединен с анодом первого диода, и выходной шиной второго отражателя тока, подключенного к положительной шине питания, входная шина второго отражателя тока подключена к коллектору вспомогательного транзистора, коллектор п-р-п транзистора второго эмиттерного повторителя соединен с положительной шиной питания, а эмиттер - с затвором полевого транзистора и эмиттером р-я-р транзистора первого .эмиттерного повторителя.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1

входного напряжения,.дифференциальрый усилитель 2 на транзисторах 3 и 4, токовый переключатель 5 на транзисторах 6 и 7, эмиттерами соединенными с первым источником 8 тока, базами подключенных к шинам источника 9 . управляющего напряжения , накопительный конденсатор 10, истоковый повторитель 11 ца полевом транзисторе, транслятор уровня на стабилитроне 12, выходную шину 13, второй источник 14 тока, делитель 15 тока на транзисторах 16 и 17, первый отражатель 18 тока на транзисторах, два эмиттерных повторителя 19 на транзисторах 20 и 21, диоды 22 и 23, вспомогательный транзистор 24, второй отражатель 25 тока на транзисторах и два дополнительных транзистора 26 и 27.

В режиме выборки со схемы управления источник 9J поступает сигнал на управляющие входы токового переключателя 5, открывающий транзистор 6. Последний подключает эмиттеры транзисторов 3 и 4 дифференциального усилителя 2, к источнику 8 тока. На базу транзистора 3 от источника 1 входного напряжения поступает сигнал, который усиливается дифференциальным усилителем 2 совместно с отражателем 25тока и через эмиттерные повторители 19 заряжает накопительньгй конденсатор 10,

Отрицательная .обратная связь по входному сигналу образуется прохождением сигнала с накопительного конденсатора 1C) через истоковый прв торитель 1 1 и транслятор уровня на; стабилитроне 12 на выходную шину 13 и базу транзистора 4, ток источ ника 14, протекая по истоковоМу пов торителю 1I , дает начальное смещение напряжения затвор -исток, равное нулю. Падение напряжения на трансляторе уровня - стабилитроне 12 определяет рабочее напряжение на коллекторе транзистора 4. Диоды 22 и 23 смещения включённые в цепь динамической нагрузки, создают начальное рабочее смещение транзисторов 20 и 2l. Напряжение в общей точке диодов. 22 и 23 , эмиттера транзисторов 20 и 21 и истока ПОЛЕВОГО транзистора приблизительно равны. Транзистор 24 включенный между коллектором транзи тора 3 и входом отражателя 25 тока на процесс усиления не влияет, .а только выравнивает коллекторные нап ряжения транзисторов 3 и 4. Дополнительные транзисторы 26 и 27 закрыты. Напряжение на эмиттере транзистора 26 равно напряжению на его базе, так как радение напряжения на диоде 23 больше напряжения , в общей точке соединения диодов 22 и 23 на величину йО,7. Соответственно дополнительный транзистор 27 закрывается падением напряжения на диоде 22. . В режиме хранения со схемы управл ния (источник 9) поступает сигнал на управляющие входы токового переключателя 5, Закрывается транзистор-6 и открывается транзистор 7. Дифференциальный усилитель 2, транзистор 24, диоды 22 и 23, отражатель 25 тока обесточиваются. Ток источника 8 протекает через тра зистор 7 и транзистор 16 делителя 15 тока, отражатель 13 тока. Ток, протекающий через транзистор 17, ра вен выходному току отражателя 18 тока. Под действием этих токов транзисторы 26 и 27 открываются. Напряжение на эмиттере транзистора 26 ,7 В ниже напряжения его базы, а напряжение на эмиттере тран зистора 27 выше соответственно на :0,7 В. Так как напряжение на базах транзисторов 26 и 27 равно на ряжению на saiBope полевого TpiaH,зистора (условие равенства напряжения 3ai спр-исток) , -10 напряжение на базе транзистора 21 ниже напряжения на эмиттере, а транзистора 20 - вьппе , эмиттерные повторители 19 закрываются. На накопительном конденсаторе 10 остается -напряжение, равное входному в этот момент переключения. Таким образом, за счет выравнивания напряжения на коллекторах гран зистора дифференциального усилите-, ля 2. посредством транзистора 24 и диода 22 уменьшаются ошибки-: смещения, вызванные эффекто{4 модуляции ширины, базового перехода и разницей рассеиваемой мощности на входных транзисторах 3 и 4. Применение в качестве динамической нагрузки дифференциального усилителя 2 , отражателя 25 тока увеличивает коэффициент петлевого усиления в однокаскйдном СУ в два раза. Заряд накопительного конденсатора 10 источником напряжения- эмиттерными повторителями 19 увеличйв1ает площадь усиления (мощность ОУ), а следова.тельно, увеличивает быстродействие и точность в режиме выборки. При переходе из выборки в хранение перепады напряжений на базе-эмиттер транзисторов 20 и 21 фиксируется транзисторами 26 и 27 на уровне «t0,7 В, что позволяет увеличить скорость перезаряда паразитных емкостей - уме ньщается апертурное время. В режиме хранения вход устройства отделен от накопительной емкости закрытыми транзисторами 3,4, 20 и . 21,что уменьшает прохождение входного сигнала на выход устройства более 80 дБ. Это обстоятельство позволяет регистрировать сигнал в, широком динамическом диапазоне (входной сиг-, нал логарифмирован).Кроме того, применяя транзисторы 20 и 21 с одинаковыми обратными токами, можно компенсировать токи утечки с накопительного кондеисатора 10. Выходное сопротивление устрой-: ства в режиме хранения возрастает и определяется выходным сопротивле-. (тем истокового повторителя , так как разрывается ООС. Переходные процессы j вызванные отключаемым током базы транзистора 4, компенсируются токами баз транзисторов 16 и 17, что уменьшает амплитуду и время переходного процесса как из режима хранения - выборка так и выборкахранение.

Формула изрбретекия

Устройство выборки и хранения, содержащее дифференциальный усилитель, база первого транзистора которого соединена с шиной источника входного напряжения, база второго транзистора соединена с выходной; шиной, а эмиттеры через коллекторно-эмиттерный переход первого транзистора токового переключателя - с первым выводом первого ист точника тока, второй вывод которого подключен к отрицательной шине питания, базы транзисторов токового переключателя подключены к шинам источника управляющего напряжения, коллектор первого транзистора дифференциальногр усилителя соедине с змиттером вспомогательного транзистора, база которого соединена с анодом первого диода, катод которого подключен к коллектору второго транзистора дифференциального у силителя, затвор полевого транзисто ра через накопительный конденсатор соединен с земляной шиной , стос положительной шиной питания, и второй источник тока, одним вы- . водом подключенный к отрицательной шине питания, отличающееся тем, что, с целью по ьШ1ения быстродействия и точности, введены два транзисторных отражателя тока, два эмиттерных повторителя на транзисторах разного типа проводимости, делитель тока на двух транзисторах, два дополнительных транзистора разного типа проводимости, транслятор уровня в виде стабилитрона и диод, причем эмиттеры тразнс;т6ров делителя тока соединены с :коллектором второго транзистора токояого переключателя, базы - с выходной 1ПИНОЙ, вторым выводом второго источника тока и через стабилитрон - с источком полевого транзистора, коллектор первого транзистора делителя тока подключен к входнбй шине первого отражателя тока, подключенного к положительной шине питания, выход т ная шина первого отражателя тока соединена с базой р-п-р-транзистора перт вого эмиттерного повторителя, коллектором второго транзистора дифференциального усилителя и эмиттером дополнительного транзистора р-п -ртипяу коллектор которого соединен с отрицательной шиной питания, а базас истоком полевого транзистора и базой дополнительного транзистора п-рт типа, коллектор которого соединей с положительной шиной питания, а эмиттер - с базой п-р-п -транзистора второго эмиттерного повторителя, анодом дополнительного диода, катод которого соединен с анодом первого

йиода, и выходной шиной второго от- ражатёля тока, подключенного к положительной шине питания, входная шина второго отражателя тока подключена к коллектору вспомогательного транзистора, коллектор п-р-п-транзистора второго эмиттерного повторителя соединен с положительной шиной питания, а эмиттер- с затвором полевого транзистора и эмиттером р-п -р-транзистора первого эмиттерного повторителя.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3.643.110, кл. Н 03 К 17/60, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2807883/18-21,

кл. Н 03 К 17/60, 07.08.79(прототип).