Аналоговый переключатель

(51) 4 К 17/68 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ "Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4-21 У 12 И.И, Р Бюл,иксон и 088. 8)ША Р 3866064, /ОО, 11,02,75 КР 590 КН 5. А е интегральные кин ого- кроадио и связь, 1 ЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТ 7 Изобретение тносится к импуль говый переключаКМДП-ключ 1,и технике, Аналь содержит.Ф СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК з,:"(21) 4128354/ (22) 04. 10.86 (46) 30.03.88 (72) Я.М. Вел (53) 621.382( (56) Патент С кл. Н 03 К 17Г 1 икросхема вые и цифровы схемы. М.: Р с, 374, (54) АНАЛОГОВ 801385288 А 1 состоящий из МДП-транзисторов2, 3 с каналами разного типапроводимости, формирователь 5 напряжения, состоящий из резисторов 6-О,МДП-транзисторов 11-13 р-типа, МДПтранзисторов 14-16 п-типа и диодов17, 18, устройство 4 управления, состоящее из КМДП-инверторов 27, 28,ЩП-транзисторов 29-31, управляющуюшину 32, шины 33, 34 питания, выходные шины 20, 25, 26, входную шину 19общую шину 24. Аналоговый переключатель имеет расширенный диапазон коммутируемых напряжений при сохраненииамплитуды управляющих напряженийКМДП-ключа, 1 з,п, ф-лы, 1 ил,Изобретение относится к импульсной технике и может бытьиспользовано в устройствах электронной коммутации аналоговых сигналов, в измерительных системах и системах передачи данных,Цель изобретения - расширение диапазона коммутируемых напряжений при сохранении амплитуды управляющих напряжений КМДП-ключа путем введения управляемого аналоговым сигналом формирователя напряжения, содержащего шесть МДП-транзисторов, пять резисторов и два диода, напряжение на выход ных шинах которого регулируется в зависимости от величины и знака аналогового сигнала и используется как напряжение питания устройства управления КМДП- ключом, в результате чего 20 на управляющие клеммы устройства управления подаются несимметричные потенциалы, обеспечивающие нормальную работу КМДП-ключа в открытом и закрытом состояниях в большем диапазоне 25 аналоговых сигналов при одной и той же максимальной разности потенциалов на управляющих клеммах.На чертеже приведена принципиальная схема устройства. 30Аналоговый переключатель содержит КМДП-ключ 1, состоящий из двух МДП- транзисторов 2 и 3 с каналами разного типа проводимости, устройство 4 управления и формирователь 5 напряжений.Формирователь 5 напряжений состоит из пяти резисторов 6-10, трех %1 П- транзисторов р-типа 11-13, трех МДП- транзисторов и-типа 14-16 и двух диодов 17 и 18,Разноименные токовые электродыМДП-транзисторов 2 и 3 КМДП-ключа 1объединены и подключены соответственно к входной 19 и выходной 20 шинамустройства. 45Управляющая клемма 21 формирователя 5 напряжения соединена с входнойшиной 19 устройства, Клемма 22 положительного источника питания подключена к первым выводам первого 6 ивторого 7 резисторов, истоку и под"ложке первого МДП-транзистора 11 ртипа, а клемма 23 отрицательного источника питания подключена к первымвыводам четвертого 9 и пятого 10 резисторов, истоку и подложке второгоМДП-транзистора 15 п-типа,Истоки и подложки второго 12 итретьего 13 МДП-транзисторов р-чипа,а также первого 14 и третьего 16МДП-транзисторов, и-типа подключенык общей шине 14 устройства.Второй вывод второго резистора 7соединен с затвором первого МДП-транзистора 11 р-типа и стоком первогоМДП-транзистора 14 п-типа, а второйвывод пятого резистора 10 соединен сзатвором второго МДП-транзистора 15и-типа и стоком третьего МДП-транзистора 13 р-типа.Сток первого МДП-транзистора 11р-типа соединен с общей точкой первого 6 и третьего 8 резисторов иподключен к первой выходной шине25 формирователя 5 напряжения, Стоквторого МДП-транзистора 15 и-типасоединен с общей точкой третьего 8 ичетвертого 9 резисторов и подключенк второй выходной шине 26 формирователя 5 напряжения,Катод первого диода 17, затворпервого МДП-транзистора 14 и-типаи сток второго МДП-транзистора 12р-типа объединены, Анод второго диода 18, затвор третьего МДП-транзистора 13 и сток третьего МДП-транзистора 16 п-типа также объединены.Анод и катод соответственно первого 17 и второго 18 диодов, а также затворы второго МДП-транзистора12 р-типа и третьего МДП-транзистора16 п-типа объединены и подключенык управляющей клемме,21 формирователя5 напряжений.Устройство 4 управления содержитпервый 27 и второй 28 КМДП-инверторы и три МДН-транзистора 29-31. Входпервого КМДП-инвертора 27, являющийся входом устройства управления, подключен к управляющей шине 32 устройства. КМДП-инверторы 27 и 28 и трипоследовательно соединенные МДП-транзистора 29"31 включены между первой33 и второй 34 шинами питания устройства 4 управления, которые подключены соответственно к первой 25 и второй 26 выходным шинам формирователя5 напряжения,(Выход первого ЩЦП-инвертора 27подключен к входу второго КМДП-инвертора 28, затвору третьего МДП-транзистора 31 с каналом п-типа, истоккоторого подключен к второй шине 34питания устройства управления и кпервой управляющей клемме 35 устройства управления, которая соединенас затвором р-канального МДП-транзи1 О стора 2 КИДП-ключа 1. Выход второгоЯ 1 ДП-инвертора 28 соединен с затворами первого МД 1-транзистора 29 сканалом р-типа, исток которого подключен к первой шине 33 питания уст 5ройства 4 управления, и второго МДПтранзистора 30 с каналом п-типа, атакже со второй управляющей клеммой36 устройства управления, котораясоединена с затвором п-,канальногоМДЛ-транзистора 3 КМДП-ключа 1.Точка соединения первого МДП-транзистора 29 с каналом р-типа и второ-го МДП-транзистора 30 с каналом п 15типа подключена к третьей управляющейклемме 37 устройства управления, которая соединена с подложкой р-канального МДП-транзистора 2 КМДП-ключа 1.Точка соединения второго МДП-тран 20зистора 30 с каналом п-типа и третьего МДП-транзистора 31 с каналом итипа подключена к четвертой управляющей шине 30 устройства управления,которая соединена с подложкой и-ка 25нального МДП-транзистора 3 КМДП-ключа 1.Устройство 4 управления можеттакже содержать другие элементы, например, для предварительного формирова 30ния уровней управляющего сигнала, подаваемых на управляющую шину 32 устройства,Аналоговый переключатель работаетследующим образом,Формирователь 5 напряжения формирует на выходных шинах 25 и 26 напряжение, которое служит напряжением питания устройства 4 управления, Последнее формирует на управляющих клеммах35-38 сигналы, которые необходимы дляотпирания и запирания КМДП-ключа,Когда на управляющую шину 32 устройства подан сигнал высокого уровня, на выходе первого КМДП-инвертора27 и, следовательно, на первой управляющей клемме 35 устройства управления устанавливается напряжение, соответствующее напряжению на второйвыходной шине 26 формирователя 5 напряжения. Это напряжение в соответствии с отрицательным источником питания, подключенным к клемме 23 имеет отрицательное значение, Следовательно, р-канальный МДП-транзистор2 КМДП-ключа 1 открыт. 55Одновременно на выходе второгоКМДП-инвертора и, следовательно, навторой управляющей клемме 36 устройства управления устанавливается напряжение, соответствующее напряжению на первой выходной шине 25 формироьателя 5 напряжения. Это напряжение имеет положительное значение и, следовательно, и-канальный МДП-транзистор 3 КИДП-ключа также открыт, ИДП- транзисторы 29 и 31 с каналами соответственно р- и и-типа при этом закрыты, и подложки ИДП-транзисторов 2 и 3, подключенные к третьей 37 и чет. вертой 38 управляющим клеммам устройства управления, изолированы от напряжений на шинах литания 33 и 34 устройства 4 управления. Аналоговый сигнал с входной шины 19 устройства через открытый КМДП-ключ 1 проходит на выходную шину 20 устройства и в нагрузку. Когда на управляющую шину 32 устройства подан сигнал низкого уровня, на первой 35 и второй 36 управляющих клеммах устройства управления формируются сигналы соответственно положительной и отрицательной полярности, в результате чего КМДП- ключ 1 закрыт, МДП-транзисторы 29 и 31 при этом открыты, и на подложки МДП-транзисторов 2 и 3 КМДП-ключа 1 с третьей 37 и четвертой 38 управляющих клемм устройства 4 управления подаются запирающие потенциалы. В результате МДП-транзисторы КМДП-ключа 1 находятся в закрытом состоянии при любых значениях аналогового сигнала.Напряжения, подаваемые на управляющие клеммы КМЦП-ключа 1, в зависимости от величины и знака аналогового сигнала регулируются формирователем 5 напряжения, который работает следующим образом.Первый 6, третий 8 и четвертый 9 резисторы образуют делитель напряжения, который включен между клеммами 22 и 23 положительного и отрицательного источников питания. Величина сопротивлений этих резисторов одинаковая, Поэтому напряжение между выходными шинами 25 и 26 формирователя напряжений не может превышать величины одного из источников напряжений, подключенных к клеммам 22 или 23,В зависимости от величины и знака аналогового сигнала на выходных шинах 25 и 26 формируются напряжения,несимметричные относительно общейшины 24Поэтому можно управлятьКМДП-ключом 1 с помощью минимальногоразмаха напряжений между выходнымишинами 25 н 26 при коммутации аналоговых сигналов, не выходящих по величине за пределы только одного иэ ис 5точников питания, подключенных кклеммам 22 и 23.Если аналоговый сигнал равен нулюили представляет величину любой полярности, меньшую, чем напряжения от Опирания МДП-транзисторов 13 или 14,то на выходных шинах 25 и 26 формируются равные по амплитуде раэнополярные напряжения. По мере роста положительного напряжения аналогового сигнала на входной шине 19 устройстваоткрывается первый диод 17 и первыйМДП-транзистор 14 п-типа, которыйсовместно со вторым резистором 7 образует делитель напряжения. По мере 20открывания первого МДП-транзистора11 р-типа его сопротивление шунтируетпервый резистор 6, вызывая повышениевеличины положительного напряжения напервой выходной шине 25 формирователя 255 напряжения и снижение по абсолютнойвеличине отрицательного напряженияна второй выходной шине 26.Третий 1 ЩП-транзистор 16 и-типапри этом открыт, а третий 1 ЩП-транзистор 13 р-типа заперт, так как потенциал его затвора равен потенциалуобщей шины 24,Аналогично по мере роста отрицательного напряжения аналогового сигнала открывается второй диод 18 и соот-З 5ветственно третий МДП-транэистор 13р-типа. Регулируемый делитель напряжения обеспечивает при этом уменьшение положительного напряжения напервой выходной шине 25 формирователя 5напряжения и увеличение по абсолютнойвеличине отрицательного напряжения навторой выходной шине 26.Таким образом, при одной и той жемаксимальной разности потенциалов45на управляющих клеммах устройства управления удается расширить диапазонкоммутируемых аналоговых напряжений,Формула изобретения1. Аналоговый переключатель, содержащий КМЦП-ключ, состоящий из двух МДП-транзисторов с каналами разного типа проводимости, и устройство уп равления, причем разноименные токовые электроды МДП-транзисторов КМДП-ключа объединены и подключены соотнетственно к входной и выходной шинам переключателя, затворы и подложки тех жеМДП-транэисторов подключены к соответствующим управляющим клеммам устройства управления, вход которогоподключен к управляющей шине переключателя, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения диапазона коммутируемых напряжений, в переключатель введен формирователь напряжения, состоящий из трех МДП-транзисторов р-типа, трех ЬЩП-транзисторовп-типа, пяти резисторов и двух диодов,причем управляющая клемма формирователя напряжения соединена с входнойшиной переключателя, клемма положительного источника питания подключена к первым выводам первого и второгорезисторов, истоку и подложке первогоМДП-транзистора р-типа, а клемма отрицательного источника питания подключена к первым выводам четвертогои пятого резисторов, стоку и подложке второго МДП-транзистора п-типа,истоки и подложки второго и третьегоИДП-транзисторов р-типа, а также первого и третьего МДП-транзисторов итипа подключены к общей шине переключателя, второй вывод второго резистора соединен с затвором первого МДПтранзистора р-типа и стоком первогоИДП-транзистора п-типа, а второй вывод пятого резистора соединен с затвором второго МДП-транзистора п-типаи стоком третьего МДП-транзисторар-типа, сток первого МДП транзисторар-типа соединен с общей точкой первого и третьего резисторов и подключен к первой выходной шине формирователя напряжения, сток второго МДПтранзистора и-типа соединен с общейточкой третьего и четвертого резисторов и подключен к второй выходной шине формирователя напряжения, катодпервого диода, затвор первого МДПтранзистора п-типа и сток второгоИДП-транзистора р-типа объединены,анод второго диода, затвор третьегоМДП-транзистора р-типа и сток третьего МДП-транзистора и-типа также объединены, анод и катод соответственнопервого и второго диодов, а такжезатворы второго МДП-транзистора ртипа и третьего МДП-транзистора птипа объединены и подключены к управ"ляющей клемме формирователя напряжений, первая и вторая выходные шиныустройства управления подключены к1385288 Составитель В. ЛементуевТехред Л.Олийнык Корректор С. Шекмар Редактор Т, Лазоренко Заказ 1422/54 Тираж 928ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первой и второй шинам питания устройства управления соответственно.2, Переключатель по п, 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем что устФ5 ройство управления содержит два КМДП- инвертора и три МДП-транзистора, которые соединены последовательно, исток и подложка первого МДП-транзистора с каналом р-типа подключены к перО вой шине питания устройства управления, а исток и подложка третьего МДП-транзистора с каналом и-типа - к второй шине питания устройства управления затворы тех же МДП-транФ 15 зисторов соединены соответственно с выходом второго и выходом первого ИЩП-инверторов, вход которого является входом устройства управле ния, выход первого КМДП-инвертораподключен также к входу второго КМДПинвертора и к первой управляющейклемме устройства управления, а выход второго КМДП-инвертора соединенс второй управляющей клеммой устройства управления и с затвором второгоМДП-транзистора с каналом п-типа,исток и подложка которого соединенысо стоком третьего МДП-транзисторас каналом и-типа и с четвертой управляющей клеммой устройства управления, сток первого МДП-транзистора сканалом р-типа соединен с третьей управляющей клеммой устройства управления, первый и второй КМДП-инверторы включены между шинами питанияустройства управления.