Транзисторный ключ Советский патент 1982 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, в импульсных усилителях мощности. Известны транзисторные ключи, содержащие переключающий транзистор, коллектор которого соединен с шиной подключения нагрузки, база -.с шиной управления, а между базой и коллекто ром включен диод D. Недостатками данных устройств малая надежность и низкое быстродействие. Постоянство степени насыцения переключающего транзистора в таких ключах поддерживается лишь в узком диапазоне изменения тока наГРУЗКИ. Наиболее близким к предлагаемому является транзисторный ключ, содержащий переключающие транзисторы, диф ференциальный усилитель, вспомогател ный транзистор и источник смещения, объединенные эмиттеры переключающих транзисторов, объединенные коллекторы которых соединены с шиной подключения нагрузки и неинвертирующим входом дифференциального усилителя, подключены к общей шине, между инвертирующим входом дифференциального усилителя и объединенными базами переключающих транзисторов, которые соединены с эмиттером вспомогательного транзистора и шиной питания дифференциального усилителя, включен источник смещения, база вспомогательного транзистора соединена с выходом дифференциального усилителя 2. Недостатки известного устройства низкое быстродействие и значительная потребляемая мощность. Цель изобретения - повышение быстродействия и уменьшение рассеиваемой мощности. , Цель достигается тем, что в транзисторном ключе,Содержащем переключающие транзисторы, дифференциальный усилитель, вспомогательный транзистор и источник смещения, объединенные эмиттеры переключающих транзисто ров, объединенные коллекторы которых соединены с шиной подключения нагруз ки и неинвертирующим входом дифференциального усилителя, подключены к общей шине, между инвертирующим входом дифференциального усилителя и объединенными базами переключающих транзисторов, которые соединены с эмиттером вспомогательного транзисто ра и шиной питания дифференциального усилителя, включен источник смещения база вспомогательного транзистора соединена с выходом дифференциальног .усилителя, коллектор вспомогательного транзистора соединен с шиной управления,, На чертеже изображена принципиаль ная схема, иллюстрирующая пример кон кретной реализации устройства. Транзисторный ключ содержит переключающие транзисторы 1 и 2, дифференциальный усилитель 3, источник k смещения, вспомогательный транзистор 5. Коллекторы переключающих транзисторов соединены с шиной 6 подключения нагрузки, дифференциальный усилитель 3 подключен к шинам 7 и 8 питания, коллектор вспомогательного .транзистора 5 соединен с шиной 9 управления . Транзисторный ключ функционирует следующим образом. Предположим, что в начальном состоянии управляющий сигнал на шине 9 отсутствует и переключающие транзисторы 1 и 2 заперты. Напряжение на их переходах база-коллектор U g велико и превышает напряжение UQ,, источника k смещения. На-выходе дифференци|ального усилителя 3 формируется поло |Жительный сигнал, насыщающий вспомо|гательный транзистор 5. В результате этого проводимость транзистора 5 уве личивается, а его выходное сопротивление уменьшается. При подаче на шину 9 импульса положительной полярности при открытом вспомогательном транзисторе 5 переключающие транзисторы 1 и 2 включаю ся и через нагрузку, подключенную к шине 6 подключения нагрузки, начинает протекать ток, вызывающий снижение напряжения , При достижении этим напряжением величины, сравнимой с и, выходное напряжение«диф ференциального усилителя 3 уменьшается и вспомогательный транзистор 5 выводится из режима насыщения в активный режим, близкий к граничному. При этом проводимость вспомогательного транзистора 5 уменьшается, его выходное сопротивление значительно увеличивается, что вызывает уменьшение .базового тока переключающих транзисторов 1 и 2 и ограничение его на уровне, соответствующем величине Uy;5 и. Это обеспечивает заданную степень насыщения переключающих транзисторов. При изменении тока нагрузки в широком диапазоне будет незначительно изменяться около значения U.e UCM поскольку усиленный выходной сигнал дифференциального усилителя 3 модулирует проводимость вспомогательного транзистора 5, в в результате чего базовый ток переключающих транзисторов 1 и 2 изменяется пропорционально току нагрузки и степень их насыщения остается без изменений. Использование изменяющейся проводимости вспомогательного транзистора, включенного в цепь управления базовым током переключающих транзисторов, позволяет на этапе выключения и в установившемся режиме уменьшить энергетические потери во входной цепи транзисторного к-люча, оптимизировать форму управляющего импульса базового тока переключающих транзисторов благодаря значительной величине этого тока на начальном этапе включения переключающих транзисторов. Это обеспечивает форсированное включение переключающих транзисторов, что позволяет также снизить динамические потери в силовой цепи транзисторного ключа, повысить его быстродействие. Формула изобретения Транзисторный ключ, содержащий переключающие транзисторы, дифференциальный усилитель, вспомогательный транзистор и источник смещения, объединенные эмиттеры переключающих транзисторов , объединенные коллекторы которых соединены с шиной подключения нагрузки и неинвертирующим входом дифференциального усилителя, подключены к общей шине, между инвертирующим входом дифференциального усилителя и объединенными базами переключающих транзисторов, которые

соединены, с эмиттером вспомогательного транзистора и шиной питания диф ференциального усилителя, включен источник смещения,,база вспомогатель ного транзистора соединена с выходом дифференциального усилителя, о т лича1бщийся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения рассеиваемой моицюсти.

24абЗ6. .

коллектор вспомогательного транзистора соединен с шиной управЯения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе S 1. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем, М., Энергия , 1973, с. kSQ.

2. Авторское свидетельство СССР № 505128, кл. Н 03 К ly/O, 1976.