Электронный ключ

 

1. ЭЛЕКТРОННЫЙ ЮЮЧ, содержащий коммутирующий полевой транзистор с каналом, например, р-типа, переход исток-сток которого включен между входнойй выходной шинами, управляющий биполярный транзистор fl-p-rt -проводимости, эмиттер кото-. рого соединен с общей шиной, база с шиной управления, коллектор через первый диод - с затвором коммутирующего полевого транзистора, первый конденсатор, первая обкладка которого соединена с катодом второго диода и одним.из вьшодов первого резистора , вторая обкладка - с анодом третьего диода и одним из вьщодов второго резистора, четвертый и пятый диоды, аноды которых подключены к второму выводу первого резистора, причем катоды третьего и четвертого диодов соединены с коллектором управляющего биполярного транзистора, а анод второго и катод пятого диодов подключены к второму выводу второго резистора и шине питания, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона коммутируем 1х напряжений , дополнительно введены вто|РОЙ конденсатор, шестой диод и тре- . |тий резистор, при этом первая .обкладка второго конденсатора,- катод шестого диода и один из выводов третьего JP резистора объединены, вторая обкладш ка, второго конденсатора соединена с анодом четвертого диода, второй вывод третьего резистора подключен к коллектору управляющего биполярного транзистора, а анод шестого диодА к входной шине. 2. .Электронный ключ по п.I, о тличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия, ввесд ден седьмой диод, анод которого подключен к входной шине, а катод - к L катоду второго диода. Ct) ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН сю <в

З(50 Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ е й/1; п

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ gg»

Г (21) 3493440/18-21

° °

-(22) 22.09;82 (46) 23.11.83. Бюл. И 43 ,(72) В.Д.Зибров

I (53) 621.382(088.8) (56) 1. Электронная техника в авто. матике.Сб. ст. под ред. Ю.И.Конева.

M., "Советское радио", 1974, вып.6, с. 127, рнс. 1а.

2. Авторское свидетельство СССР

;М 5.16194,-кл. Н 03 К )7/60, 1972 (прототип). (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОННЫЙ КЗПОЧ, содержащий коммутирующий полевой транзис- тор с каналом, например, р -типа, переход исток-сток "которого включен между входной и выходной шинами управляющий биполярный транзистор

11- -11 -проводимости, эмиттер кото-.. рого соединен с общей шиной, база— с шиной управления, коллектор через первый диод — с затвором коммутирующего полевого транзистора, первый конденсатор, первая обкладка которого соединена с катодом второго диода . и одним из выводов первого резисто- ра, вторая обкладка — с анодом третьего диода и одним из выводов второго

1 резистора, четвертый и пятыи диоды, аноды которых подключены к второму выводу первого резистора, причем катоды третьего и четвертого диодов соединены с коллектором управляющего биполярного транзистора, а анод второго и катод пятого диодов подключень1 к второму выводу второго резистора и шине питания, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения диапазона коммутируемых напряжений, дополнительно введены вто,рой конденсатор, шестой диод и тре тий резистор, при этом первая,обкладка второго конденсатора, катод шестого диода и один из выводов третьего резистора объединены, вторая обкладка.второго конденсатора соединена с анодом четвертого диода, второй вывод третьего резистора подключен к коллектору управляющего биполярного транзистора, а анод шестого диода к входной нине.

2. Электронный ключ по и ° 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введен седьмой диод, анод которого подключен к входной шине, а катод — к катоду второго диода.

1 10564

Изобретение относится к aHanoro80A и аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано для коммутации цепей постоянного и мед- ленно изменяющегося напряжения в 5

Ъ ф измерительных устройствах.

Известен электронный ключ, содержащин коммутирующий полевой транзис-. тор с каналом, например, p -"типа, переход исток — сток которого вклю- 1О чен между входной и выходной шинами, управляющий биполярный транзистор A- P-Il â€,проводимости, диод, резисторы Ц.

В

Недостатком этого ключа является низкая надежность из-за использования большого количества активных элементов (5 вспомогательных полевых транзисторов) . Кроме того, для работы ключа необходимо использоватЬ с несколько источников питания, что снижает энергетические вазможности данного устройства..

Известен также электронный ключ, содержащий коммутирующий полевой транзистор с .каналом, например, р -ти-, па, переход исток — сток которого включен между входной и выходной шинами, управляющий биполярный транзис-. тор И- P --11 -проводимости, эмиттер

ЗО которого соединен с общей шиной, база — с шиной управления, коллектор через первый диод — с затвором коммутирующего полевого транзистора, первый конденсатор, первая обкладка которого соединена с катодом второго диода и одним из выводов первого резистора, вторая обкладка - с анодом третьего диода и одним из выводов второго резистора, четвертый и пятый диоды, аноды которых подключены к второму выводу первого резистора, при", чем катоды третьего и четвертого дио-, дов соединены с коллектором управляю" щего биполярного транзистора, а анод второго и катод пятого диодов подключены к второму выводу второго резистора и шине питания 121.

Недостаток известного электронного ключа состоит в том, что диапазон 5О коммутируемых напряжений ограничен величиной напряжения питания формирователя сигнала управления, дру": гим недостатком данного ключа является низкое быстродействие. 55

Цель изобретения - расширение диа/ пазона коммутируемых напряжений и повышение быстродействия.

Это достигается тем, что в электронный ключ, содержащий коммутирующий полевой транзистор с каналом, например, Р -типа, переход исток — сток которого включен между входной и выходной шинами, управляющий бипо" лярный транзистор р -P --h --проводимости, эмиттер которого соединен с общей шиной, базa — c шиной управления, коллектор через первый диодс затвором коммутирующего палевого транзистора, первый конденсатор,: первая обкладка которого соединейа с катодам второго диода и одним из выводов первого резистора, вторая обкладка — с анодом третьего диода и одним иэ выводов второго резистора, четвертый и пятый диады, аноды которых подключены к второму выводу первого резистора, причем катоды третьего и четвертого диодов соединены с коллектором управляющего би- . полярного транзистора, а анод второго и катод пятого диодов подключены к второму выводу второго резистора и шине питания, дополнительно введены второй конденсатор, шестой диод и третий резистор, при этом первая обкладка второго конденсатора, катод шестого диода и один из выводов третьего резистора объединены, вто-, рая обкладка второго конденсатора соединена с анодом четвертого диода, второй вывод третьего резистора подключен к коллектору управляющего биполярного транзистора, а анод шестого диода — к входной шине, Кроме того, в электронный кхпоч вв ден седьмой диод, анод которого подключен к входной шине, а катод — к катоду второго диода.

На чертеже представлена электри ческая схема электронного ключа.

Схема содержит коммутирующий поле, вой транзистор 1 с каналом Р -типа, исток которого подключен к входной шине 2, а сток — к выходной шине 3, nepBbN диод 4, упраьляющий биполярный транэистор 5 11-p -- 11 -проводимости, первый 6 и второй 7 конденсаторы, второй 8 н третий 9 диоды, первый 10 н второй 11 резисторы, четвертый 12, пятый 13 и шестой 14 диоды третий резистор 15, седьмой диод 16.

В электронном ключе могут быть использованы транзисторы 1 и 5 другого типа проводимости. Тогда напряжение источника питания меняет

3 10564 знак на обратный, диоды включаются в схему противоположными выводами а входной сигнал должен быть отри-" цательной полярности.

Электронный ключ работает сле5 дующим образом.

Управляющий биполярный транзис,тор 5 при подаче в цепь его базы положительного сигнала открывается, При этом конденсатор 6 заряжается через открытые диоды 8 и 9 и переход коллектор — эмчттер транзистора

1 ,I5 до напряжения источника питания.

Напряжение на конденсаторе 6 определяется в данном случае из выражения

0с6= Ел - 0 э 0АФ где Š— напряжение источника пиЯ тания;

Ug8и 0А,1- падение напряжения на диодах 8 и 9 в процессе заряда накопительного конденсаторе б.

Конденсатор 7 зарядится от входного сигнала чеРез откРытые диоды

12 и 14 и управляюший транзистор 5 до напряжения иС> u>„(0ДИ1 U>l4 ) где U - величина напряжения входного сигнала, 30

Ugl<,0 < - падение напряжения на диодах 12 и 14 в процес . се заряда накдпительного

1 конденсатора 7, При открытом управляющем транзисторе 5 коммутирующий полевой транзис-35 тор 1 также будет открыт,,так как диод 4 закрыт, и поэтому напряжение между затвором и истоком равно нулю.

Входной. сигнал через открытый коммутирующий полевой транзистор 1 пере-4О дается на выходную шину 3.

При изменении управляющего сигнала от положительного. значения до ну.ля происходит закрывание управляюще- 45 го биполярного транзистора 5, и начинается заряд включенной параллелв" но его переходу коллектор — эмиттер паразитной емкости, Заряд паразитной емкости осуществляется от суммы 50 напряжений Еп 4 Uqg + U y через резисторы 10, ll и 15. Диоды 9 и )2 при этом заперты за счет напряжений на конденсаторах 6 и 7 и .на процесс заряда влияния оказывать не будут. у

В процессе заряда паразитной ем

1 кости ток заряда будет уменьшаться

65 4 и напряжение на аноде диода 13 будет расти до величины

))(= Еп 0 где U " падение напряжения на. откры-.

ДИ том диоде 13;

Напряжение на затворе коммутирующего транзистора l при закрытом управляющем транзисторе 5 после заряда паразитной емкости практически достигает. величины, определяемой выражением g g 0 g I +g 3 акр 4 с7 д4" и SK

О„, ОД(4 Up А 0Д(3), rye U<< — падение напряжения на диоде 4, Напряжение между затвором и истоком будет Равно U>„> „>=UZ»„<-u> =

: =Еп "д(я " д)4 "д4 "д, ) 4 при котором коммутирующими тра 13Нстор 1 будет закрыт, а напряжение на выходной шине 3 станет Равным нулю.

Из выражения (11 видно, что напряжение 0 „, „р при закрытом управ- ляющем транзисторе 5 не зависит от величины входного коммутирукнцего сигнала 0ех, Включение в схему электронного ключа диода 16, как показано на чер-. теже, не влияет на работу устройства, если 0Вх & Ea.. Когда 08„ > E6 накопительный конденсатор 6 будет заряжен до напряжения

0с Оиру Од 6 0д9 где 0д - падение напряжения на диоде lб в процессе заряда накопительного конденсатора б, Так как Ug>,«> Е11, то заряд паразитной емкости будет осуществляться большим током. Это приводит к уменьшению времени заряда паразитной емкости, т.е. повышает быстродействие электронного ключа.. ! Бо время работы электронного ключа ток разряда накопительного конденсатора 7 определяется токами утечки соответствующих элементов, поэтому разрядом его можно пренебречь..

Использование предложенного электронного ключа при незначительном усложнении, благодаря его отличительным особенностям, позволяет коммутировать входное напряжение, величина которого превышает напряжение источника питания. Максимальная величина коммутируемого напряжения в предложенном электронном ключе ограничивается только предельно допустимыми напряжениями элементов схемы и

7 ф

Составитель И.Форафонтов

РедактоР С.Лыжова ТехРед g.Гергель КоРРектоР С.ШекмаР н

Заказ 9349/56 Тираж 936 Подписное

ВНЫ1ПИ Государственного комитета СССР по, делам изобретений и открытий

I13035, Москва, И-.35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 не зависит от напряжения питания.

При входном напряжении, превышающем напряжение источника питания, быстро

f056465 6. действие электронного ключа увеличи/ вается, так как увеличивается ток заряда паразитных емкостей.