Переключатель тока

(я)5 Н 03 К 17/5 ТЕН Изобрет технике и мо ческих эдеме форм ирующи аналого-циф вых преобра(71) Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов(56) Авторское свидетельство СССР Ь 913593, кл. Н 03 К 17/56, опубл. 15.03.82.Авторское свидетельство СССР М 1045391, кл. Н 03 К 17/56, опубл. 30.09.83.Отчет по НИР, регистрационный Ь : Ф 31043. Инв. Ь Д 57302.(57) Использование: импульсная техника, логические элементы, коммутаторы, триггение относится к импульсной жет быть использовано в логинтах, коммутаторах, триггерах, х и кодирующих устройствах, ровых (АЦП) и цифроаналогозователях (ЦАП),Целью изобретения является повышение быстродействия эа счет увеличения скорости переключения.На фиг,1 приведена функциональная схема переключателя тока, выполненная на полевых транзисторах; на фиг.2 - схема переключателя тока на биполярных транзи-, сторах; на фиг.3 - .временные диаграммы работы устройства; на фиг,4 й 5- результаты математического моделирования.Переключатель тока, представленный на фиг,1, содержит мощный дифференциальный каскад на полевых транзисторах 1 и ры, формирующие и кодирующие устройства, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, Сущность изобретения: для увеличения быстродействия в переключатель, содержащий дифференциальный каскад с подключенными к входам повторителями напряжений и генераторы тока, дополнительно введены между выходом каждого повторителя и объединенными выходами генераторов тока транзисторы, каждый из которых входным электродом подключен к входу повторителя, соединенного выходом с другим транзистором. 3 ил,2, истоки которых объединены и подключе- Б ны к генератору 3 тока, а стоки подключены к выходным клеммам 4 и 5, повторители 6 и 7 напряжения на полевых транзисторах, затворы которых образуют управляющие входы переключателя, истоки подключены к источнику питания +Е, а стоки - к затворам транзисторов 1 и 2, полевой транзистор 8, истоком подключенный к стоку повторителя 6, полевой транзистор 9, истоком подключенный к стоку повторителя 7, затвор транзистора 8 подключен к затвору повторителя 7, а затвор транзистора 9 - к затвору повто. рителя 6, генераторы 10, 11 тока на полевых транзисторах, сток каждого объединен с затвором и подключен к источнику питания - Е, а истоки объединены и подключены к стокам транзисторов 8 и 9,Устройство работает следующим образом,Пусть в исходном состоянии на входе повторителя напряжения 6 высокий потенциал 1 и, на входе повторителя напряжения 7 низкий 1 ц (фиг.З,а,б). При этом транзистор 9 открыт, транзистор 8 закрыт. Токи двух генераторов 10, 11 текут через транзистор 7 (фиг,Зе) по цепи;источник питания +Е - открытый канал транзистора 7 - открытый канал транзистора 9 - генераторы 10, 11 тока - плюс источника питания - Е. Потенциал истока транзистора 6 высокий (фиг.Зв), выше, чем на входе транзистора 6, так как ток через него не течет (фиг.Зд) и напряжение затвор - исток равно напряжению отсечки, Потенциал истока транзистора 7 - низкий (фиг,Зг), ниже, чем на входе транзистора 7, ток, протекающий через транзистор 7 (фиг.Зе) больше номинального, так как через него текут токи двух генераторов 10, 11, Итак разность потенциалов, приложенная к затворам транзисторов 1, 2 дифференциального каскада выше, чем разность потенциалов, приложенная к затворам транзисторов повторителей 6. 7, ток генератора тока 3 и дифференциальном каскаде течет через транзистор 1 к выходной клемме 4, При изменении входного напряжения, а именно на входе транзистора 6 - низкий потенциал, на входе транзистора 7 - высокий потенциал (фиг,За,б) транзистор 8 открывается, а транзистор 9 закрывается, На входах транзисторов 1 и 2 дифференциального каскада напряжение начинает изменяться. При этом входная емкость транзистора 2 заряжается через низкое выходное сопротивление повторителя 7 по цепи: источник питания + Е - канала транзистора 7 - входная емкость транзистора 2 - входная емкость транзистора 1 - канал транзистора 8 - генераторы 10, 11 тока. По мере перезаряда входн ых емкостей транзисторов 1, 2 напряжение на входе транзистора 2 (истоке транзистора 7) увеличивается до тех пор, пока транзистор 7 не закроется, а на входе транзистора 1 уменьшается до тех пор, пока весь ток генераторов 10, 11 не станет протекать через транзистор 6 (входные емкости заряжены).По окончании переходного процесса напряжение на входах транзисторов 1, 2 дифференциального каскада симметрично изменяется относительно исходного, а именно на входе транзистора 1 - низкий потенциал (ниже, чем на входе транзистора 6). На входе транзистора 2 - высокий (выше, чем на входе транзистора 7). Ток генератора 3 токае дифференциальном каскаде течет через транзистор 2 к выходной клемме 5. При изменении входного напряженияработа устройства повторяется, как былоуже ранее описано в исходном состоянии.По сравнению с прототипом предлэгае 5 мое техническое решение позволяет повысить быстродействие за счет ускоренияпроцесса переключения мощного дифференциального расхода путем создания более резкого и большего по амплитуде10 возбуждающего напряжения на выходах повторителей 6 и 7 (фиг,1, 2),Результаты математического моделирования (с помощью пакета ЯР 1 СЕ) представлены на фиг,4, 5,15 На нижнем графике фиг,4 точками Чз иЧзз обозначены напряжения 1 ы и 1 в на входах повторителей 6, 7, а точками Ч 4 и Ч 44обозначены напряжения на выходах повторителей 6, 7.20 На верхнем графике ток, протекающийчерез транзистор повторителя 6, обозначен10 (В 2), а через транзистор 7-10 (В 22),На основании графиков, представленных нэ фиг,4, очевидно, что коэффициентпередачи входного напряжения повторителей 6, 7 на входы мощных транзисторов дифференциального каскада больше единицы вотличие от прототипа, у которого используемые повторители имеют коэффициент пе 30 редачи меньше единицы. Благодаря этомувходное напряжение, достаточное для пере. ключения дифференциального каскада может быть на 30 - 50 меньше, чем прииспользовании схемы прототипа.35 На графиках, представленных на фиг,5,приняты обозначения Ч 1 о, Ч 11 - напряженияна выходах предлагаемого переключателятока клеммы 4, 5 (фиг,1), Ч 1 оо, Ч 11 о - напряжения на выходах переключателя тока про 40 тотипа.На основании представленных графиков очевидно, что время переключения узаявляемого решения уменьшено на 30 -50 оь относительно прототипа,45 Формула изобретенияПереключатель тока, содержащий дифференциальный каскад с подключенными квходам повторителями напряжений, входыкоторых образуют управляющие входы пе 50 реключателя, генераторы тока, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениябыстродействия за счет увеличения скорости переключения, между выходом каждогоповторителя и обьединенными выходами55 генераторов тока включены введенныетранзисторы, каждый из которых входнымэлектродом подключен к входу повторителя,соединенного выходом с другим транзистором.1817234Составитель А.Коган Редактор Т,Иванова . Техред М,Моргентал Корректор А,Обручвр акаэ 1730 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/6 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, Ф