Переключатель тока Советский патент 1982 года по МПК H03K17/567 

Изобретение пведназначено для коммутации постоянного тока в цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователях информации.

Известны переключатели тока, содержащие диод, используемый в качестве .ключевого элемента, и схему сдвика .логического уровня 1.

Недостаток данных переключателей ,низкое быстродействие.I

Наиболее близким по технической сгути к предлаг аемому является переключатель тока, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, коллекторы которых подключены к шине первого источника напряжения. При этом база первого транзистора соединена с шиной управления, а эмиттер второго транзистора соединен с выводом источника постоянного тока и через диод - с выходной ашной. Другой вывод источника постоянного тока подключен к 1-гане второго источника на-пряжения 2 .

Недостатком этого переключателя тока также является низкое быстродействие, обусловленное неидеальной передачей заднего фронта входного импульса схемой сдвига уровня, что приводит к неравенству времени включения и выключения. Кроме этого, к диоду, используемому в качестве ключевого элемента в известных схемах, в выключенном состоянии приклгшывает- ся некоторое обратное напряжение, которое определяет время перезаряда паразитных емкостей при переключении, а, длепователъно, определяет время срабатывания переключателя тока.

10 Так как в некоторых применениях переключателей тока, например в аналого-цифровых преобразователях, потенциал на выходной 1жне переключателя тока может изменяться в пре15делах ли, то, в лучшем случае, обратное напряжение, прикладываемое к ключевому элементу в известных схемах, принимает значения от О до ди. Б соответствии с изменениями

20 обратного напряжения изменяется и время срабатывания переключателя тока, которое достигает максимального значения при максимальном обратном напряжении. Наличие обрат25ного напряжения на закрытом ключевом элементе приводит к сильной зависимости времени срабатывания от значения коммутируемого тока и с уменьшением последнего время сра30батывания резко увеличивается. Цель изобретения - увеличение быстродействия, Поставленная цель достигается тем, что в перекл эчатель тока, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, коллек торы которых подключены к шине первого источника напряжения, база пер вого транзистора подключена к ишне управления, эмиттер второго транзистора подключен к выводу источника постоянного тока и катоду диода, анод которого соединен с выходной шиной, введены полевой транзистор, : затвор которого подключен к шине управления, исток - к базе второго транзистора и через резистор - к эмиттеру первого транзистора, и транзистор с проводимостью, противоположной проводимости первого и второго транзисторов, при этом его база соединена с выходной шиной а эмиттер и коллектор подключены со ответственно к истоку и стоку полевого транзистора, которьай соединен с другим выводом источника постоянного JTOKa и шиной второго источника напряжения. На чертеже представлена схема пе реключения тока. Переключатель тока содержит первый 1 и второй 2 транзисторы одного типа проводимости, коллекторы которы подключены к шине-3 первого источника напряжения, при этом база первого транзистора 1 соединена с шиной 4 управления, а эмиттер второго транзистора 2 соединен с источником 5 постоянного тока и через диод 6 - с, выходной шиной 7 переключателя тока полевой транзистор 8, затвор которого соединен с шиной 4 управления, а исток через резистор 9 - с эмиттером первого транзистора 1, транзистор 10 с проводимостью, обратной про водимости первого 1 и второго 2 тран зисторов, коллектор которого соединен со стоком поле,вого транзистора и шиной 11 второго источнг-ка питания база соединена с выходной шиной 7, а эмиттер - с истоком полевого транзис тора 8 и базой второго транзистора 2 Устройство работает следующим образом. При подаче на шину 4 управления шсокого логического уровня, превыша19щего на некоторую величину потенци л на вькодной шине 7, транзистор 10открывается и на его эмиттере, а следовательно, и на базе транзистора 2 устанавливается потенциал, превы шающий потенциал на выходной шине 7 на величину, соответствукядую падению напряжения на открытом р-п переходе. Это приводит к открыванию тран зистора .2, на эмиттере которого уста навливается потенциал, равный потенциалу на выходной шине 7, При этом к диоду 6 прикладывается нулевое напряжение и последний переходит в зак-г рытое состояние. Ток от источника 5 постоянного тока через транзистор 2 поступает на шину 3 первого источника напряжения. Резистор 9 ограничивает ток через открытый транзистор 10. Вследствие.увеличения напряжения между затвором и истоком полевого транзистора 8 его ток стока уменьшается . При изменении логического состояния на шине 4 управления с внсокого на низкий возрастает ток через полевой транзистор 8 и фронт спада управляющего импульса передается с Iинимaльнoй задержкой на исток полевого транзистора 8. Это приводит к быстрому запиранию транзисторов 10 и 2, .так как на эмиттере транзистора 10 и соответственно на базе транзистора 2 устанавливается потенциал, однозначно определяемый низким уровнем логического сигнала на шине 4 управления, номиналом резистора 9, начальным током бтока и напряжением отсечки полевого транзистора 8, который всегда может быть выбрано меньшим от наименьшего возможного значения потенциала на выходной шине 7 ключа. Диод б соответственно переходит в проводящее состояние, и ток от источника 5 постоянного тока поступает на выход 7 ключа. Таким образом, переключатель тока позволяет коммутировать ток с высоким быстродействием, благодаря хорошей передаче схемой сдвига логического уровня как переднего, так и зад- него фронтов управляющего сигнала, а таюхе отсутствию обратного напря- ; жения на за.крытсм диоде, используемом в качестве ключевого элемента. Это обеспечивает увеличение быстро- действия цифро-аналоговых и аналогоцифровых преобразователей информации. Формула изобретения Переключатель тока, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, коллекторы которых подключены к шине первого источника . напряжения, база первого транзистора подключена к шине управления, эмиттер второго транзистора подключен к выводу источника постоянного тока и катоду диода, аноД которого соединен с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены полевой транзистор, затвор которого подключен к ишне управления, исток - к базе второго транзистора и через резистор - к эмиттеру первого транзистора и транзистор с проводимостью, противоположной проводимости первого и второго транзисторов, при этом его база соединена с saxoRHoK шиной, а эмиттер и коллектор подключены соответственно к истоку и стоку полевого транзистора, который соединен с другим выводом источника постоянного тока и шиной второго источника напряжения.

Источники информации, i принятые во внимание при экспертизе

1.Аналоговые интегральные схемы, Под. ред.Дж.Коннели, М., Пир, 1977, с.338-339, фиг.8-10.

2.Балакай Б.Г., Крюк И.П,, Лукьянов Л.М. Интегральные схеьм АЦП и ЦАП. М., Энергия, 1978, с.197, рис.6-1.