Полупроводниковый ключ

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соци листических

Респубдии ii 3 001471 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 281081 (21) 3350382/18-21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 280283, Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 280283 (и М.К .

Н 03 К 17/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (33) УДК 621. 374, . 335 (088. 8) t

1

/ (72) Авторы изобретения

ЦБ» па»» »»1» ;;

В.Н. Семенов, В.И. Белецкий и Н. (71) Заявитель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах и системах автоматики.

Известен полупроводниковый ключ, . содержащий первый и второй транзисторы 11. .Указанный полупроводниковый ключ обеспечивает коммутацию тока под воздействием входного сигнала. Однако он имеет большое время нарастания переднего и заднего фронтов выходного импульса на уровне 0,1-0„3 и 0,7-0,9 от амплитудного значения и низкое быстродействие, что исключает его применение для передачи импульсов наносекундной длительности. .. Известен также полупроводниковый ключ, содержащий первый транзистор, база которога подключена к входной клемме и через первый резистор - к общей шине, а коллектор - к катоду диода, второй транзистор, эмиттер которого подключен к аноду диода, а коллектор - к шине источника питания и первому выводу второго резистора t. 2 j.

Однако известное устройство характеризуется недостаточно высоким быстродействием.

Цель изобретения — повышение быст родействия.

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковый ключ, содержащий первый транзистор, база которого подключена к входной клемме и через первый резистор - к общей шине, а коллектор - к катоду диода, 10 второй транзистор, эмиттер которого подключен к аноду диода, а коллектор — к шине источника питания и первОму выводу второго резистора, введены два высокочастотных дросселя и третий резистор, при этом первый высокочастотный дроссель включен между коллектором первого транзистора и точкой соединения второго вывода второго резистора с эмиттером второго транзистора, база которого через второй высокочастотный дроссель соединена с катодом диода и через третий резистор — с шиной источника питания.

На чертеже приведена схема полупроводникового ключа, Устройство содержит транзисторы

1 и 2, первый из которых является входным транзистором, а второй — выходным транзистором. Входная клемма соединена через первый резистор 3

1001471

50 откРыты, полупроводниковый ключ имеет минимальное выходное сопротивление гораздо меньшее, чем прототип, благодаря чему обеспечивается почти .мгновенный заряд паразитной емкости, и тем самым уменьшается время нарастания заднего фронта выходного импульса.

Предлагаемый полупроводниковый ключ имеет выходное сопротивление на начальном. уровне формирования фронб0 тов импульсов примерно в 2 раза меньше, чем известный, благодаря открЫтому состоянию транзисторов 1 и 2 в течение этого времени. В результате почти в 2 раза возрастает скорость

I разряда и заряда параэитной емкости б5 с общей шиной устройства, к которой также подключен и эмиттер транзистора 1, а коллектор этого транзистора через последовательно включенные первый высокочастотный дроссель

4 и второй резистор 5 соединен с шиной источника питания. Эмиттер транзистора 2 через диод 6 подключен к коллектору транзистора 1. Катод диода 6 через второй высокочастотный дроссель 7 и третий резистор 8 соединен с шиной источника питания.

База транзистора 2 подключена к точке соединения второго высокочастотного дросселя 7 и третьего резистора 8.

Полупроводниковый ключ работает следующим образом.

При подаче на него напряжения питания и отсутствии входных импульсов транзистор 1 закрыт, так как база его находится под нулевым потенциалом. Транзистор 2 открыт, так как его база имеет более положительный потенциал относительно эмиттера.

Через нагрузку, подключенную к эмиттеру транзистора 2, будет протекать постоянный ток. В исходном состоянии транзистор 2 выполняет функцию эмиттерного повторителя и имеет низкоомный выход, а на транзисторе 1 собран ключ с общим эмиттером. Причем сопротивление перехода коллектор-эмиттер открытого транзистора 2 шунтирует сопротивление коллекторной нагрузки транзистора 1, так как последнее значительно больше по величине сопротивления перехода от- . крытого транзистора 2.

С приходом на вход ключа импульса положительной полярности транзистор

1 ключа открывается, потенциал на

его коллекторе становится близким к нулю, при этом потенциал на базе и эмиттере транзистора 2 тоже будет близок к нулю, что приводит к закрыванию транзистора 2. Однако транзистор 2 закрывается с небольшим запаздыванием во времени по отношению к открыванию транзистора 1, так как на базу транзистора 2 изменение потенциала поступает через высокочастотный дроссель 7, который задерживает мгновенное изменение состояния транзистора 2. Поэтому вначале подается нулевой потенциал на эмиттер транзистора 2, а затем с небольшим запаздыванием на его базу, что обеспечивается за счет включения в схему ключа высокочастотного дросселя 7 и подключения в обратном направлении прохождению сигнала раэвязывающего диода 6 между эмиттером и базовой транзистора 2. В первый момент открытого состояния транзистора 1 его коллекторная нагрузка 5 отключается и подключается только высокочастотный дроссель 4, что способствует

45 быстрому нарастанию переднего фронта импульса на выходе устройства, расширению его полосы пропускания за счет отключения резистора 5 и увеличению крутизны нарастания переднего фронта выходного импульса на начальном уровне 0,1-0,3 его формирования.

Транзистор 2 открывается, коллекторная нагрузка 5 подключается к транзистору 1. В этом с .учае дроссель 4 производит высокочастотную коррекцию формирования переднего фронта выходного импульса выше уровня 0,3, обеспечивая большую крутизну нарастания фронта на верхнем уровне его амплитуды. Таким образом, обеспечивается формирование с малым временем нарастания переднего фронта импульса с выхода полупроводникового ключа на наиболее замедленных участках на уровнях 0,1-0,3 и 0,7-0,9 от амплитудного значения ° Как только закончится формирование длительности выходного импульса, начнется процесс формирования заднего фронта, который наступает по окончании воздействия входного сигнала. Транзистор 1 закрывается, положительный потенциал на его коллекторе возрастает, а так как развязывающий диод 6 включен в прямом направлении при передаче положительного потенциала между эмиттером и базой транзистора 2, то транзистор 2 откроется значительно раньше, чем закроется транзистор 1.

Обычно транзистор закрывается при напряжении между его базой и эмиттером, Равным нулю, а открывается при напряжении, равным 0,3"0,5 В, поэтому открывание транзистора 2 произойдет раньше, чем успеет закрыться транзистор 1. При открывании транзистора 2 сопротивление его промежутка коллектор-эмиттер мало, поэтому он шунтирует сопротивление коллекторной нагрузки 5 транзистора 1 и переключает внешнюю нагрузку ключа с коллектора транзистора 1 на эмиттер транзистора 2, выполняющего функции эмиттерного повторителя. В переходный момент, когда оба транзистора 1 и 2

1001471

Формула изобретения

Составитель И. Форафонтов

Техред Т.фанта Корректор М. Демчик

Редактор Н. Ковалева

Заказ 1444/74 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4 увеличивается крутизна фронтов выходных импульсов и в связи с этим повышается быстродействие ключа в целом.

Кроме того, предлагаемый ключ имеет отличное схемное построение по отношению к известному, что позволяет увеличить полосу пропускания устройства за счет отключения коллекторной нагрузки при формировании фронтов на начальном уровне и бла-. годаря введению дросселей, а это приводит к увеличению на порядок крутизны фронтов по отношению к известному. Предлагаемый полупроводниковый ключ пригоден для передачи импульсов наносекундной длительности. Для выполнения ключа, работающего на отрицательные входные импульсы, необходимо изменить проводимость транзисторов с п.-р-в на р-и-р и напряжение йитания на противоположное.

Полупроводниковый ключ, содержа-: щий первый транзистор, база которого подключена к входной клемме и через первый резистор — к общей шине, а коллектор — к катоду диода, второй транзистор, эмиттер которого подключен к аноду диода, а коллектор—

5 к шине источника питания и первому выводу второго резистора, о т л и.— ч а ю шийся тем, что,с целью повышения быстродействия, в него введены два высокочастотных дросселя

10 и третий резистор, при этом первый высокочастотный дроссель включен между коллектором первого транзистора и точкой соединения второго вывода второго резистора и эмиттером второ15 го транзистора, база которого через второй высокочастотный дроссель соединена с катодом диода и через третий резистор — с шиной источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 447733229999, .кл. H 03 К 17/04, 10.10.75.

2. Патент CltlA Р 3381144, кл. 307-25б, 300468 (прототип).