Коммутатор

 

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ц91 011

3(51) 11 03 К 17/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3536145/18-21 (22) 07.01.83 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) С.А. Березовский и В.И. Новоженин (53) 621.374(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 294251, кл. Н 03 K 17/60, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 864567, кл. Н 03 К 17/60, 1981 (прототип). (54)(57) КОМИУТАТОР, содержащий коммутирующий транзистор одного типа проводимости, эмиттер которого соединен с шиной входных сигналов, коллектор — с шиной выходных сигналов и -. первым выводом первого диода, а база — с коллектором управляющего транзистора противоположного типа проводимости, второй вывод первого диода подключен к эмиттеру управляющего транзистора и через две последовательно соединенные параллельные

RC-цепи — к общей шине, база управляющего транзистора соединена через первый резистор с общей шиной, о тл и ч а ю щ и,й с я тем, что, с це=лью увеличения быстродействия, в него введены полевой транзистор,. сток которого соединен с базой управляющего транзистора, исток через второй диод связан с шиной входных сигналов, а затвор — с коллектором входного транзистора и первым выводом конденсатора, второй вывод ко" торого через второй резистор соединен с общей шиной, коллектор входного транзистора тип проводимости коЭ

-- Ъ .торсго соответствует типу проводимости управляющего транзистора, соединен через третий резистор с шиной входных сигналов, эмиттер через третий диод — с общей шиной, а база—

: с шиной управляющих сигналов и через

:четвертый резистор - с общей шиной.

1 10817

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах, в частности в моделирующих устройствах технической кибернетики и для коммутации управляющих нанряжений твердотельных СВЧ устройств.

Известен коммутатор, з котором используется коммутирующий транзистор, эмиттер которого соединен с источни- 10 ком напряжения и шиной входных сигналов, коллектор — с шиной выходных сигналов, а база — с коллекторной цепью управляющего транзистора противоположного типа проводимости, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база — с шиной управляющих сигналов (I) .

Недостатком этого коммутатора является низкое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является коммутатор, содержащий коммутирующий транзистор одного типа проводимости, эмиттер которого соединен C шиной входных сигналов, коллектор - с ши» ной выходных сигналов и первым выводом первого диода, а база — с кол лектором управляющего транзистора п„,>тивоположного типа проводимости, база которого соединена с шиной управляющих сигналов и через первый резистор - с общей шиной, второй вывод первого диода подключен к эмиттеру управляющего транзистора и точке

35 соединения параллельно включенных резистора и конденсатора, вторые выводы которых объединены и через параллельно включенные резистор и конденсатор связаны с общей шиной f2), 40

Недостатком известного коммутатора является низкое быстродействие из-за того, что управляющий тран. зистор входит в насыщение при соиэмеримах величинах управляющего

45 и входного сигналов.

Целью изобретения является повышение быстродействия коммутатора.

Поставленная цель достигается тем, что в коммутатор, содержащий соммутирующий транзистор одного типа проводимости, эмиттер которого соединен с линой входных сигналов, коллектор — с шиной выходных сигналов.и первым выводом первого диода, а база - с коллектором управляющего транзистора противоположного типа проводимости, второй вывод первого диода подключен к эмиттеру управляющего транзистора и через две последовательно соединенные параллельные RC-цепочки — к общей шине, база управляющего транзистора соединена через первый резистор с общей шиной, введены полевой транзистор, сток которого соединен с базой управляющего транзистора, исток через второй диод соединен с шиной входных сигналов, а затвор — с коллектором входного транзистора и первым выводом конденсатора, второй вывод которого через второй резистор соединен с общей шиной, коллектор входного транзистора, тип проводимости которого соответствует типу проводимости управляющего транзистора, соединен через третий резистор с шиной входных сигналов, эмиттер через третий диод — с общей шиной, а база — с шиной управляющих сигналов и через четвертый резистор с общей шиной.

На чертеже представлена принципИальная схема коммутатора.

Коммутатор содержит входную шину ! коммутирующий транзистор 2, управляющий транзистор 3, выходную шину

4, диод 5, резистор б, резистор 7, конденсатор 8, резистор 9, конденсатор 10, диод 11, полевой транзистор 12, резистор 13, конденсатор 14, резистор 15, входной транзистор !6, диод 17, резистор 18, общую шину

19, шину 20 управляющих сигналов.

Эмиттер транзистора 2 h --p-h проводимости соединен с шиной 1 входных сигналов, коллектор — с шиной 4 выходных сигналов, а база — с коллектором управляющего транзистора 3 р-и-р тина. Коллектор коммутирующего транзистора 2 соединен с катодом диода 5, анод которого подключен к эмиттеру управляющего транзистора 3 и общей точке соединения параллельно включенных резистора 7 и конденсато" ра 8, вторые выводы которых объединены и через параллельно включенные резистор 9 и конденсатор 10 связаны с общей шиной 19. База управляющего транзистора 3 соединена со стоком полевого транзистора 12 с изолированным затвором и каналом 11 тина и через резистор б — с общей шиной 19. Исток полевого транзистора

12 соединен с анодом диода 11, катод которого — с шиной 1 входных сигна3 l08l лов, а затвор транзистора 12 — с коллектором входного транзистора 16 р-I1 р типа и точкой соединения резистора 13 и конденсатора 14. Второй вывод резистора 13 соединен с ши5 ной 1 входных сигналов, а второй вывод конденсатора 14 через резистор

15 связан с общей шиной 19. Эииттер входного транзистора 16 соединен с катодом диода 17, анод которого 10 соединен с общей шиной 19, а база— с шиной 20 управляющих сигналов и через резистор 18 — с общей шиной 19.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии транзисторы схемы коммутатора заперты: биполярные — нулевым потенциалом на базе, полевой транэистбр 12 заперт напряжением с конденсатора 14. Конденсатор 14 заряжен до напряжения 1

V„"- В „,„, где V< — напряжение на коллекторе запертого входного транзистора 16.

Входной сигнал в виде постоянной р составляющей или импульсной последовательности поступает на шину 1 входных сигналов и на шину 4 выходных сигналов коммутатора не передается.

При поступлении отрицательного перепада напряжения на шину 20 управляющих сигналов входной транзистор

16 открывается, конденсатор 14 разряжается по цепи: резистор 15, диод

17, транзистор 16. В эмиттерную

35 цепь транзистора 16 включен диод 17, позволяющий исключить участок входной характеристики транзистора с низкой крутизной и аппроксимировать характеристику прямой линией, пересекаюк(ей ось ординат в точке Ч =

Ч + Гд, где VS I — напряжение смещеййя перехода транзистора 16;

V — падение напряжения на открыА том диоде, и тем самым уменьшить длительность переднего фронта импульса.

I Напряжение, выделяющееся на кол4 лекторной нагрузке, резисторе 13, открытого входного .транзистора 16, 0 является отпирающим для полевого транзистора 12.

Полевой транзистор 12 с резистором 6 образуют управляемый делитель, величина выходного напряжения кото- 55 рого зависит от величины входного сигнала на шине 1 и не зависит от величины управляющего сигнала, подава797 4 емого на шину 20, что позволяет исключить насыщение управляющего транзистора 3 при соизмеримых величинах управляющего и входного сигналов.

Диод 11, включенный в цепь истока транзистора 12, выполняет аналогичную функцию, что и диод 17 в эмиттерной цепи транзистора 16.

Транзистор 12 открывается управляющим напряжением с коллектора транзистора 16 и на резисторе 6 выделяется управляющее напряжение пропорциональное величине входного сигнала, которое отпирает транзистор 3.

Переход коллектор-эмиттер управляющего транзистора 3 является управляемым резистором, включенным параллельно переходу база-коллектор коммутирующего транзистора 2. Отпирание транзистора 3 вызывает появление управляющего тока в базовой цепи транзистора 2, что приводит к отпиранию транзистора 2 и выходной сигнал поступает на шину 4 выходных сигналов коммутатора. В эмиттерную цепь управляющего транзистора 3 включена сложная RC-цепь, позволяющая увеличить начальную скорость нарастания тока эквивалентного гене.ратора входного базового тока транзистора 3 и сократить время нарастания переднего фронта. В то же время установившийся заряд в базе управляющего транзистора 3 соответствует току, гораздо меньшему по величине номинального значения базового тока насыщения упавляющего транзистора

3, а значит степень насыщения транзистора 3 небольшая. Кроме того, подключение диода 5 катодом к коллектору коммутирующего транзистора 2, а анодом к эмиттеру управляющего транзистора 3 и к общей точке соединения параллельно включенных резистора 7 и конденсатора 8, создает нелинейную обратную связь, которая также препятствует насыщению управляющего транзистора 3; что уменьшает задержку и длительность заднего фронта выходного импульса за счет сокращения времени рассасывания неосновных носителей в области базы IlpH выключении коммутатора.

Процесс запирания коммутатора осуществляется следующим образом.

По окончании управляющего импульса входной транзистор 16 закрывается.

В момент переключения транзистора 16

1081797

Составитель Й. Парфенов

Редактор И. 1Чулла Техред А.Бабинец Корректор A.

Заказ 1565/52 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород. ул. Проектная, 4 на конДенсаторе 14 появляется выброс напряжения отрицательной полярности, способствующий ускоренному запиранию транзистора 12 и формированию крутого заднего фронта управляющего импульса 5 на резисторе 6, при этом транзистор

3 закрывается, что вызывает запирание коммутирующего транзистора 2.

Введение новых элементов выгодно отличает настоящий конденсатор от известного, так как при соизмеримых величинах управляющего и входного сигналов устраняется насыщение управляющего транзистора. Испытания показали, что быстродействие предлагаемого коммутатора вдвое превьпяает быстродействие известного. Таким образом, появляется возможность расширить область применения коммутатора что устранит необходимость разработки

/ ряда новых устройств.