Источник постоянного тока
М. Ф. Шакиров и В. И. Потапов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Омский политехнический институт (54) ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА
Изобретение относится к устройствам регу. лирования постоянного тока и может быть использовано в качестве источника питания инжекционных логических схем, работающих в условиях радиации.
Известен источник постоянного тока, содержащий стабилизатор постоянного напряжения и токозадающий резистор (1).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является источник постоянного тока, содержащий стабилизатор постоянного напряжения, первый и второй токозадающие резисторы, соединенные последовательно и включенные между полярным выводом стабилизатора и выходным выводом, регулирующую цепочку, состоящую из транзистора и базового резистора (2)..Недостатком известных источников постоянного тока является ограниченный диапазон автоматической регулировки выходного тока в зависимости от величины интегральной дозы радиации, что вызывает потерю функциональной устойчивости нагрузочкой логической цепи, начиная с некоторого значения интегральной дозы.
Целью изобретения является обеспечение " требуемого закона автоматической регулиров5 кн выходного тока в заданном диапазоне интегральных доз радиации.
Поставленная цель достигается тем, что в источнике постоянного тока, содержащем стабилизатор постоянного напряжения, первый и второй токозадающие резисторы, соединенные последовательно и включенные между полярным выводом стабилизатора и выходиым выводом, регулирующую цепочку, состоящую из транзистора и базового резистора, регулирующая цепочка выполнена в виде линейки весовых резисторов и биполярных транзисторных структур со значениями граничных частот козффициентов. передачи тока базы, изменяющихся в пределах регулирующей цепочки по линейному закону, причем базовые выводы транзисторных структур через базовые резисторы подключены к полярному выводу з 1003047 4 стабилизатора постоянного напряжения, эмиттеры транзисторных структур соединены с общей шиной, а коллекторы через весовые резисторы подключены к точке соединения первого и второго токозадающих резисторов.
Р =1 (1-0675 р ф 1ф ) (2-)
На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема источника постоянного тока; на фиг. 2 — графики, поясняющие работу устройства.
Источник постоянного тока содержит стаби- 10 лизатор 1 постоянного напряжения, первый
2 и второй 3 токозадающие резисторы и регулирующую цепочку 4, образованную линей-кой весовых резисторов S и биполярных транзисторных структур б со значениями граничных частот коэффициентов передачи тока базы, изменяющихся в пределах регулируюшей цепочки по линейному закону, причем базовые выводы транзисторных структур через базовые резисторы 7 подключены к выходу стабилизатора 1 постоянного напряжения, эмиттеры транзисторных структур 6 соединены с общей шиной, а коллекторы через весовые резисторы 5 подключены к точке соединения первого 2 и второго 3 тзкоэадающих резисторов.
Источник постоянного тока работает следующим образом.
Пусть напряжение на выходе стабилизатора
1 пбстоянного напряжения равно 0 т, сопротивления резисторов 2, 3, 5 и 7 равны соответственно R, Вэ, R<„. и Rg Тогда напряжение точки соединения первого 2 и второго 3 токозадающих резисторов будет зависеть от суммы коллекторных токов З„ транзисторных структур:
35 и
u=U R K к1 г=1
Поскольку
40 к Г д" =W ()ст! Д коэффициент передачи тока базы соответствующего транзистора 6 регулирующей цепочки 4; ток базы i-го транзистора, где P>„.
0=()с,г(1-К Х Ц ч J Rg )).
Поэтому величина тока нагрузки 3, на выходе источника постоянного тока при использовании последнего в режиме генератора тока определяется выражением „=" " И-R r p„j „) (<)
1=1
Воздействие радиации приводит к монотонному уменьшению коэффициента передачи тока транзисторов, которое приближенно может быть выражено формулой где p, p — значения коэффициента 1Ъ о транзистора до и после облучения интегральным потоком ф соответственно; ф - 1; — поток абсолютной стойкости;
k — радиационная константа; — граничная частота коэффициента передачи, тока базы.
Следовательно, в соответствии с (1) величина тока 3н будет возрастать с интегральной дозой по линейному закону.
Для получения требуемого закона автоматической регулировки выходного тока в заданном диапазоне интегральных доз радиации используется л;инейка биполярных транзисторов, имеющих разные значения К>, рассчитанные исходя из следующих соображений. Близкая к линейному закону в полулогарифмических координатах зависимость относительного коэффициента передачи тока базы транзистора —.
Pg> /P от потока Ф наблюдается лишь в пределах от 0,9 до 0,1 ро или, как следует из (2), приблизительно от 1,5фсг до 30 ф . Если значения транзисторных структур регулирующей цепочки выбрать так, что выполнится условие 20ф з„= Фс Ц ), где Фс, и ф („+„)потоки фС1 отдельных транзисторов> то зависимость тока 3 ц от дозы радиации ф будет иметь вид ломанной кривой в диапазоне доз от ф 1 до 20 ф „(фиг. 2) с числом сплайнов (n — 1). Форма этой кривой будет определяться соотношением сопротивлений
Вг
Целесообразность автоматической регулировки выходного тока по требуемому закону в зависимости от величины интегральной дозы радиации для схем с инжекционным питанием поясняется следующим образом.
В зависимости от разновидностей, технологии схем с инжекционным питанием они имеют разное быстродействие и, следовательно, различную степень устойчивости к интегральной дозе радиации. Другими словами, для расширения диапазона функционально устойчивой работы конкретной разновидности схем с инжекционным питанием требуется реализовать в источнике питания строго определенный вид зависимости Д от ф . Использование известного источника постоянного тока не позволяет это сделать за счет использования одного элемента в регулирующей цепочке, поскольку диапазон регулировки в этом случае заключен в пределах фо„, 20 ФС1, а зависимость д1, от
5 1ООЗО
Ф имеет гиперболический вид. При этом экономическая эффективность от использования заявляемого объекта будет пропорциональна стоимости БИС с инжекционным питанием и числу транзисторных структур регулирующей цепочки источника постоянного тока, поскольку при п ) 1 использование каждой дополнительной транзисторной структуры увеличивает радиационную стойкость нагрузочной БИС в и раз.
1О
Следует отметить, что данный источник постоянного тока является устройством разового действия, поскольку деградация коэффициентов транзисторов при воздействии радиации необратима. Однако целесообразность использования подобных устройств очевидна ввиду то. го, что вся полупроводниковая аппаратура, устанавливаемая на борту объектов, подвергаемых действию излучения, претерпевает необратимые изменения, и в таких случаях важно 20 максимально использовать возможности элементной базы функционировать в условиях фоновой радиации.
Формула изобретения
Источник постоянного тока, содержащий стабилизатор постоянного напряжения, первый и второй токозадающие резисторы, соединенны последовательно и включенные между полярным выводом стабилизатора и выходным выводом, регулирующую цепочку, состоящую из транзистора и базового резистора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения требуемого закона автоматической регулировки выходного тока в заданном диапазоне интегральных доз радиации, регулирующая цепочка выполнена в виде линейки весовых резисторов и биполярных транзисторных структур со значениями граничных частот коэффициентов передачи тока базы, изменякнцихся в пределах регулирующей цепочки по линейному закону, причем базовые выводы транзисторных структур через базовые резисторы подключены к полярному выводу стабилизатора постоянного напряжения, эмиттеры транзисторных структур соединены с общей шиной, а коллекторы через весовые резисторы подключены к точке соединения первого и второго токозадающих резисторов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. "Микроэлектроника", Под ред.
Ф. В. Лукина, вып. 5, М., "Советское радио,", 1972, с. 274, рис. 1.
2. Авторское свидетельство СССР М 694852, кл. G 05 F 1/56, 1979.
1003047
Щ амиго
4ЬР г. Составитель В. Есин
Техред Т.Маточка, Корректор В. Бутяга
Редактор Н. Егорова
Заказ 1550/30
Подписное
Тираж 872
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4
