Переключающее устройство

 

ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее снабженный входной и выходной шинами ключ на К-МДП-тран зисторах, первый и второй выпрямительные диоды, накопительный и разделительный конденсаторы, между первой и второй шинами питания ключа на К-МДП-транзисторах последовательно согласно включены первый и. второй выпрямительные диоды, общая точка которых объединена с управляющей шиной ключа на К-МДП-транзисторах и через разделительный конденсатор соединена с управляющей шиной устройства, к первой шине питания ключа на К-МДП-транзисторах подк/почен один из выводов накопительного конденсатора и катод первого выпрямительного диода,, входная и выходная шины ключа на К-МДП-траизисторах подключены соответственно к входной и выходной шинам устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , в устройство введены общая nofkn на, стабилитрон, резистор утечки и второй накопительный конденсатор, который включен параллельно с резистором утечки между второй шиной питания ключа на К-едП-транзисторах и общей шиной, к которой подключен второй вывод накопительного конденсатора и анод стабилитрона, катод которого подключен к первой .шине питания ключа на К-МДП-транзисторах . 1 X)

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1) 4 Н 03 К 17/687 мйсева ц ц итвт е. "-"Н" МНА @ NA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЫ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3748325/24-21 (22) 05.06.84 (46) 23.12.85. Бюл. )т- -47 (71) Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики при Ленинградском политехническом институте им. М.И. Калинина (72) 10.Н. Родионов (53) 621.382(088.8) (56) Мышляев В.Н. Аналоговые ключи на МДП-транзисторах. - Зарубежная электронная техника (обзор), 1976, М- 22 (143), с. 19, рис. 35.

Авторское свидетельство СССР

11т 845284, кл. Н 03 К 17/60, 18.07..79 ° (54)(57) ПЕРЕКЛ10ЧАИМЦЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее снабженный входной и выходной шинами ключ на К-МДП-транзисторах, первый и второй выпрямительные диоды, накопительный и разделительный конденсаторы, между первой и второй шинами питания ключа на К-МДП-транзисторах последовательно согласно включены первый и второй выпрямительные диоды, общая точка которых объединена с управляющей шиной ключа на К-МДП-транзисторах и через разделительный конденсатор соединена с управляющей шиной устройства, к первой шине питания ключа на К-МДП-транзисторах нодкпючен один из выводов накопительного конденсатора и катод первого выпрямительного диода,, входная и выходная шины ключа на -MgH-транзисторах подключены соответственно к входной и выходной шинам устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введены общая шина, стабилитрон, резистор утечки и второй накопительный конденсатор, который включен параллельно с резистором утечки между второй шиной питания ключа на К-МДП-транзисторах и общей шиной, к которой подключен второй вывод накопительного конденсатора и анод стабилнтрона, катод которого подключен к первой шике питания ключа на К МДП-транзистоPBX °

1200408

40

Изобретение относится к электронной импульсной технике, а именно к коммутационной технике, и может быть использовано в вычислительных и измерительных устройствах, 5.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей переключающего устройства, конкретно достижение возможности коммути ровать энакопеременное напряжение ис- 1О точника сигнала путем формирования из управляющих импульсов на шинах питания устройства разнополярных постоянных напряжений, смешенных относительно общей шины и нулевой шины 15 источника управляющих импульсов.

На фиг. 1 показана функциональная схема переключающего устройства; на фиг. 2 и 3 — принципиальные схемы возможного выполнения ключей на

К-МДП-транзисторах, которые могут быть использованы в переключающем устройстве, Устроиство содержит (фиг. 1) ключ 1 на К-МДП-транзисторах, первый 2 и второй 3 выпрямительные диоды, накопительный 4 и разделительный 5 конденсаторы, второй накопительный конденсатор 6, сопротивление 7 утечки и стабилитрон 8. 30

Общая точка последовательно согласно включенных выпрямительных диодов 2 и 3 подключена к управляющей шине 9 ключа 1 и через разделительный конденсатор 5 к управляющей шине 10 устройства. Между первой 11 и второй 12 шинами пиФания ключа 1 включены попарно последовательно первый 2 и второй 3 выпрямительные диоды, накопительные конденсаторы 4 и 6, стабилитрон 8 и резистор 7 утечек. Катоды первого выпрямительного диода 2 и стабилитрона 8 подключены к первой 11 шине питания ключа 1, к второй шине 12 питания которого 45 подключены второй накопительный конденсатор 6 и резистор 7 утечки. К общей шине 13 устройства подключены общие точки накопительных конденсаторов 4 и 6 и соответственно резистора 7 утечки и стабилитрона 8. Общая шина 13 устройства смещена относительно нулевой шины 14 на величину напряжения смещения.

Входной сигнал подается между общей шиной 13 и входной шиной 15 устройства, которая подключена к входной шине 16 ключа 1, а выходной сигнал снимается с нагрузки, подключаемой между обшей шиной 13 и выходной шиной 17 устройства, которая соединена с выходной шиной 18 ключа 1.

На фиг. l.приведен также один из возможных вариантов реализации ключа 1 на К-МДП-транзисторах. Ключ 1 содержит дна К-МДП-инвертора 19 и

20, которые подключены между первой ll и второй 12 шинами питания ключа 1, два коммутирувщих МДП-транзистора 21 и 22, которые включены параллельно между входной 16 и выходной 18 шинами ключа 1, и три управляющих МДП-транзистора 23-25 разного типа проводимости. Вход первого -MgII-инвертора подключен к входной шине 9 ключа 1. Выход первого

К-МДП-инвертора 19 подключен к входу второго К-МДП-инвертора 20 и к объединенным затворам коммутирующего МДПтранзистора р-типа 21, управлявшего

МДП-транзистора 23 р-типа и второго управляющего МДП-транзистора 25 и-типа. Выход второго К-МДП-инвертора подключен к объединенным затворам кокоммутирующего МДП-транзистора 22 п-типа и первого управляющего МДПтранзистора 24 г;типа. К первой шине 11 питания ключа 1 подключены объединенные подложки коммутирующего

МДП-транзистора 21 р-типа и управляющего МДП-транзистора 23 р-типа.

Сток и подложка второго управляющего МДП-транзистора 25 и-типа соединены с второй шиной !2 ключа 1.

Управлявшие МДП-транзисторы р-типа 23 и и-типа 24 включены параллельно между выходной шиной 18 ключа 1 и истоком второго управляющего МДПтранзистора 25 и-типа. Подложки коммутирующего МДП-транзистора 22 и-типа и первого управляющего МДП-транзистора 24 г.-типа объединены и подключены к истоку второго управляющего

МДП-транзистора 25 п-типа.

Устройство по фиг. 1 работает следующим образом.

На управляющую шину 10 устройства подается последовательность управляющих импульсов относительно нулевой шины 14. Импульсы напряжения через разделительный конденсатор 5 подаются на управляющую шину 9 ключа 1 и на выпрямитель, образованный выпрямительными диодами 2 и 3 и накопительными конденсаторами 4 и 6. На конденсаторах 4 и 6 при этом формируются

1200408 разнополярные относительно общей шины 13 напряжения, разность которых равна напряжению между первой 11 и второй 12 шинами питания ключа. 1 и которое является напряжением питания К-МДП-инверторов 19 и 20. Напряжения на конденсаторах 4 и 6 пульсируют в результате наличия тока питания ключа, токов утечек и изменения скважности управляющих импульсов. Накопительный конденсатор 6 дополнительно разряжается через сопротивление 7 утечки и напряжение на нем уменьшается, причем во время действия очередного управляющего импульса напряжение на конденсаторе 4 увеличивается примерно на ту же величину. При определенном значении напряжения йа конденсаторе 4 пробивается стабилитрон 8 и фиксирует напряжение на первой шине питания 11 ключа 1 на определенном уровне, тем самым фиксируется напряжение на второй шине 12 питания ключа 1, так как разность этих напряжений должна быть примерно равна амплитуде управляющих импульсов.

Состояние ключа 1 при наличии на— пряжения питания íà его шинах 11 и

1.2 питания определяется наличием или отсутствием сигнала на управляющей шине ключа 9 и, следователь. но, на управляющей шине 10 устройства. При наличии на управляющей шине !О устройства положительного сигнала на выходе первого К-МДП-инвертора 19 формируется отрицательный относительно общей шины 13 сигнал, а на выходе второго -MjgI-инвертора . 20 — положительный.

В результате оба коммутирующих

МДП-транзистора 21 и 22 открыты, входная 15.и выходная 17 шины устройства замкнуты и аналоговый входной сигнал нормально коммутируется если его напряжение не выходит из интервала, образованного разностью потенциалов шин ll и. !2 питания устройства. Если на управляющей шине 10 устройства нулевой сигнал, на выходах .первого и второго К-ИДЛ-инверторов формируются напряжения.про» тивоположной полярности и оба ком.мутирующих МДП-транзистора 21 и 22 будут закрыты. Ключ 1 при этом выключен и аналоговый сигнал с входной шины 15 не передается на выходную шину 17 устройства.

1О

Управляющие МДП-транзисторы 23-25 обеспечивают высокую линейность ключа, так как в режиме открытого ключа подложка коммутирующего МДПтранзистора 22 и-типа подключается при помощи гараллельно соединенных управляющих МДП-транзисторов 23 и 24 к выходному коммутируемому сигналу.

В режиме закрытого ключа подложка коммутирующего МДП-транзистора 22 подключается к отрицательному потенциалу второй шины 12 питания ключа 1, что обеспечивает надежное за.пирание транзистора 22.

Ключ 1 на К-МДП-транзисторах по фиг. 1 обладает высокой линейностью, но имеет погрешность коммутации, связанную с паразитным набросом заряда на выходную шину 18 ключа 1 через коммутирующие МДП-транзисторы в моменты изменения состояния ключа I.

Меньшей погрешностью коммутации, но и меньшей линейностью обладает ключ на К-МДП-транзисторах на фиг.2.

Ключ .1 содержит К-МДП-инвертор 19 и два коммутирующих транзистора 20 и 21 различных типов проводимости, которые включены параллельно между входной 16 и выходной 18 шинами ключа 1.

Вход К-МДП-инвертора, подключенного между первой 11 и второй 12 шинами питания ключа 1, соединен с управляющей шиной 9 ключа 1 и затвором коммутирующего транзистора и-типа 21. Выход К-МДП-инвертора подключен к затвору коммутирующего МДПтранзистора р-типа. Подложки коммутирующих МДП-транзисторов р- и и-типов подключены соответственно к первой 11 и второй 12 шинам питания ключа 1. В таком ключе потенциалы подложек обоих коммутирующих МДПтранзисторов фиксированы на уровне потенциалов шин питания и наброс заряда на выходную шину 18 ключа зависит от направления изменений состояния ключа 1, причем за период коммутации набросы заряда компенсируют друг друга.

В ключе l на К-МДП-транзисторах по фиг.. 3 использован компромисс между погрешностями коммутации из-за нелинейности ключа и из-sa наброса заряда в выходную шину ключа 1 °

Ключ 1 содержит К-МДП инвертор 19, пару коммутирующих МДП-транзисторов 20 и 21 р- и п-типа, два управляющих МД1 -транзистора 22 и 23 и-ти!

200408!

О па. Коммутирующие 1ЩП-транзисторы включены параллельно между входной 15 и выходной 18 шинами ключа 1.

Вход К-МДП-инвертора 19, подключенного между первой 11 и второй 12 шинами питания ключа 1, соединен с управляющей шиной 9 ключа 1 и затво- . рами коммутирующего МДП-транзистора 21 и-типа и первого управляющего МДП-транзистора 22. Выход МДПинвертора подключен к объединенным затворам коммутирующего МДП-транзистора 20 р-типа и второго управляющего МДП-транзистора 23. Подложка коммутирующего МДП-транзистора р-типа подключена к первой шине 11 пита-, ния ключа 1. Сток и подложка второго управляющего ИДП-транзистора 23 подключены к второй шине 12 питания ключа 1. Сток и подложка первого управляющего МДП-транзистора подключены к второй шине 12 питания ключа 1. Сток и подложка первого управляющего NjgI-транзистора 22, исток которого подключен к выходной шине 18 ключа 1, объединены и соединены с подложкой коммутирующего МДП-транзистора 21 и-типа и истоком второго управляющего МДП-транзистора.

Ключ 1 на К-МДП-транзисторах по фиг. 3 работает в переключающем устройстве аналогично предыдущим ключам 1 с тем отличием, что в режиме открытого ключа 1 подложка коммутирующего МДП-транзистора 21 п-типа при помощи первого управляющего

МДП-транзистора 22 подключается к коммутируемому сигналу, а в режиме закрытого ключа 1 при помощи второ1

ro управляющего МДП-транзистора 23 к второй шине питания 12 ключа 1.

Использование дополнительных стабилитрона, резистора утечки и второго накопительного конденсатора и введение общей шины устройства существенно расширяет функциональные возможности и области применения переключающего устройства, так как помогает нормально коммутировать знакопеременное относительно общей nmны напряжение,котороеможет бытьсмещено относительнонулевой шинына значительное постоянноеили медленно изменяющееся напряжениелюбой полярности.

l200408

Составитель В. Лементуев

Редактор В. Иванова Техред О,Ващишина Корректор М. Демчик

Заказ 7877/60 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4