Коммутатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН А 081 3151) Н 03 К 17 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ етельство СССР7/60, 1971.ельство СССР7/60, 1981 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54 ) (57) КОМИУТАТОР, содержащийкоммутирующий транзистор одного типпроводимости, эмиттер которого соединен с шиной входных сигналов, коллетор - с шиной выходных сигналов ипервым выводом первого диода, абаза - с коллектором управляющеготранзистора противоположного типапроводимости, второй вывод первогодиода подключен к эмиттеру управляющего транзистора и через две послед но соединенные параллельные К - к общей шине, база управл транзистора соединена через п езистор с общей шиной, о тл и ч а ю щ и.й с я тем, что, с де=. лью увеличения быстродействия, в него введены полевой транзистор,.сток которого соединен с базой управляющего транзистора, исток через второй диод связан с шиной входных сигналов, а затвор - с коллектором входного транзистора и первым вы" водом конденсатора, второй вывод ко" торого через второй резистор соединен с общей циной, коллектор входного транзистора тип проводимости коЭ.торсго соответствует типу проводимости управляющего транзистора, соединен через третий резистор с шиной входных сигналов, эмиттер через третий диод - с общей шиной, а база -с шиной управляющих сигналов и через :четвертый резистор - с общей шиной.1 10817Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано вразличных радиотехнических устрой"ствах, в частности в моделирующихустройствах технической кибернетикии для коммутации управляющих нанряжений твердотельных СВЧ устройств.Известен коммутатор, з которомиспользуется коммутирующий транзистор,эмиттер которого соединен с источни Оком напряжения и шиной входных сигналов, коллектор - с шиной выходных сигналов, а база - с коллекторной цепью управляющего транзисторапротивоположного типа проводимости,эмиттер которого соединен с общей шиной, а база - с шиной управляющихсигналов 111.Недостатком этого коммутатора является низкое быстродействие.20Наиболее близким к изобретению по технической сущности является коммутатор, содержащий коммутирующий транзистор одного типа проводимости эмиттер которого соединен с шиной входных сигналов, коллектор - с шиной выходных сигналов и первым выводом первого диода, а база - с кол лектором управляющего транзистора пзтивоположного типа проводимости, база которого соединена с шиной управляющих сигналов и через первый резистор - с общей шиной, второй вывод первого диода подключен к эмиттерууправляющего транзистора и точке35 соединения параллельно включенных резистора и конденсатора, вторые выводы которых объединены и через параллельно включенные резистор и конденсатор связаны с общей шиной 1.21,40Недостатком известного коммутатЕ- ра является низкое быстродействие из-за того, что управляющий транзистор входит в насыщение при соизмеримых величинах управляющего45 и входного сигналов. Целью изобретения является повышение быстродействия коммутатора,Поставленная цель достигается тем, что в коммутатор, содержащий соммутирующий транзистор одного типа проводимости, эмиттер которого соединен с шиной входных сигналов, коллектор - с шиной выходных сигналов.и первым выводом первого дио да, а база - с коллектором управляющего транзистора противоположного типа проводимости, второй вывод 97первого диода подключен к эмиттеру управляющего транзистора и через две последовательно соединенные параллельные ИС-цепочки - к общей шине, база управляющего транзистора соединена через первый резистор с общей шиной, введены полевой транзистор, сток которого соединен с базой управляющего транзистора, исток через второй диод соединен с шиной входных сигналов, а затвор - с коллектором входного транзистора и первым выводом конденсатора, второй вывод которого через второй резистоР соединен с общей шиной, коллектор входного транзистора, тип проводимости которого соответствует типу проводимости управляющего транзистора, соединен через третий резистор с шиной входных сигналов, эмиттер через третий диод - с общей шиной, а база - с шиной управляющих сигналов и через четвертый резисторфс общей шиной.На чертеже представлена принципИ- альная схема коммутатора.Коммутатор содержит входную шину 1, коммутирующий транзистор 2, управляющий транзистор 3, выходную шину 4, диод 5, резистор б, резистор 7, конденсатор 8, резистор 9, конденсатор 10, диод 11, полевой транзистор 12, резистор 13, конденсатор 4, резистор 15, входной транзистор 6, диод 17, резистор 18, общую шину 19, шину 20 управляющих сигналов.Эмиттер транзистора 2 и -р-и проводимости соединен с шиной 1 входных сигналов, коллектор - с шиной 4 выходных сигналов, а база - с коллектором управляющего транзистора 3 р-и-р тина. Коллектор коммутирующего транзистора 2 соединен с катодом диода 5, анод которого подключен к эмиттеру управляющего транзистора 3 и общей точке соединения параллельно включенных резистора 7 и конденсато" ра 8, вторые выводы которых объединены и через параллельно включенные резистор 9 и конденсатор 10 связаны с общей шиной 19. База управляющего транзистора 3 соединена со стоком полевого транзистора 12 с изолированным затвором и каналом 11 тина и через резистор б - с общей шиной 19. Исток полевого транзистора 12 соединен с анодом диода 11, катод которого - с шиной 1 входных сигна15 3 108лов, а затвор транзистора 12 - с коллектором входного транзистора 16р-П-р типа и точкой соединения резистора 13 и конденсатора 14. Второй вывод резистора 13 соединен с ши 5ной 1 входных сигналов, а второй вывод конденсатора 14 через резистор15 связан с общей шиной 19. Эииттервходного транзистора 16 соединен скатодом диода 17, анод которого 10соединен с общей шиной 19, а база -с шиной 20 управляющих сигналов ичерез резистор 18 - с общей шиной 19.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии транзисторысхемы коммутатора заперты: биполярные - нулевым потенциалом на базе,полевой транэистбр 12 заперт напряжением с конденсатора 14. Конденсатор 14 заряжен до напряжения ЧЧе "син, где Ч - напряжение наколлекторе запертого входного транзистора 16,Входной сигнал в виде постоянной р 5составляющей или импульсной последовательности поступает на шину 1 входных сигналов и на шину 4 выходных сигналов коммутатора не передается.При поступлении отрицательногоперепада напряжения на шину 20 управляющих сигналов входной транзистор16 открывается, конденсатор 14 разряжается по цепи: резистор 15, диод17, транзистор 16. В эмиттерную35цепь транзистора 16 включен диод 17,позволяющий исключить участок входной характеристики транзистора с низкой крутизной и аппроксимироватьхарактеристику прямой линией, пересекающей ось ординат в точке Ч =Ч +д, где Чэ, - напряжение смещеййя перехода транзистора 16;Ч - падение напряжения на открыАтом диоде, и тем самым уменьшитьдлительность переднего фронта импульса.Напряжение, выделяющееся на коллекторной нагрузке, резисторе 13,открытого входного .транзистора 16, 50является отпирающим для полевоготранзистора 12,Полевой транзистор 12 с резистором 6 образуют управляемый делитель,величина выходного напряжения которого зависит от величины входногосигнала на шине 1 и не зависит от величины управляющего сигнала, подава 797 4емого на шину 20, что позволяет исключить насыщение управляющего транзистора 3 при соизмеримых величинах управляющего и входного сигналов. Диод 11, включенный в цепь истока транзистора 12, выполняет аналогичную функцию, что и диод 17 в эмиттерной цепи транзистора 16.Транзистор 12 открывается управляющим напряжением с коллектора транзистора 16 и на резисторе 6 выделяется управляющее напряжение пропорциональное величине входного сигнала, которое отпирает транзистор 3. Переход коллектор-эмиттер управляющего транзистора 3 является управляемым резистором, включенным параллельно переходу база-коллектор коммутирующего транзистора 2. Отпирание транзистора 3 вызывает появление управляющего тока в базовой цепи транзистора 2, что приводит к отпиранию транзистора 2 и выходной сигнал поступает на шину 4 выходных сигналов коммутатора. В эмиттерную цепь управляющего транзистора 3 включена сложная КС-цепь, позволяющая увеличить начальную скорость нарастания тока эквивалентного гене.ратора входного базового тока транзистора 3 и сократить время нарастания переднего фронта. В то же время установившийся заряд в базе управляющего транзистора 3 соответствует току, гораздо меньшему по величине номинального значения базового тока насыщения упавляющего транзистора 3, а значит степень насыщения транзистора 3 небольшая. Кроме того, подключение диода 5 катодом к коллектору коммутирующего транзистора 2, а анодом к эмиттеру управляющего транзистора 3 и к общей точке соединения параллельно включенных резистора 7 и конденсатора 8, создает нелинейную обратную связь, которая также препятствует насыщению управляющего транзистора 3; что уменьшает задержку и длительность заднего фронта выходного импульса за счет сокращения времени рассасывания неосновных носителей в области базы при выключении коммутатора.Процесс запирания коммутатора осуществляется следующим образом.По окончании управляющего импульса входной транзистор 16 закрывается. В момент переключения транзистора 161081797Составитель Й, ПарфеновРедактор И. 1 Чулла ТехредА.Бабинец Корректор А. Повх Заказ 1565/52 Тираж 862 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, И, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на конДенсаторе 14 появляется выброс напряжения отрицательной полярности, способствующий ускоренному запиранию транзистора 12 и формированию крутого заднего фронта управляющего импульса 5 на резисторе 6, при этом транзистор 3 закрывается, что вызывает запирание коммутирующего транзистора 2. Введение новых элементов выгодноотличает настоящий конденсатор от известного, так как при соизмеримых величинах управляющего и входного сигналов устраняется насыщение управляющего транзистора. Испытания показали,что быстродействие предлагаемого коммутатора вдвое превьпцает быстродействие известного. Таким образом, появляется возможность расширить область применения коммутатора что устранит необходимость разработки7 ряда новых устройств.