CS204309B1

CS204309B1 - Push-pull exciter of the unipolar transistor switches

Info

Publication number: CS204309B1
Application number: CS550978A
Authority: CS
Inventors: Jiri Dostal
Original assignee: Jiri Dostal
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1978-08-23
Publication date: 1981-04-30

Description

Vynález se týká zapojeni dvojčinného budiče unipolárnich tranzistorových spínačů, Vytvořeného jako rychlý převodník napětových úrovní řídicího logického signálu na napětové úrovně potřebné pro antisynchronní buzení dvou spínacích tranzistorů řízených polem.The invention relates to the connection of a double-acting exciter of unipolar transistor switches, designed as a fast transducer of the voltage levels of the control logic signal to the voltage levels required for the antisynchronous excitation of two field-controlled switching transistors.

Častou operací v analogově číslicových obvodech je antisynchronní řízeni.dvou analogových unipolárnich tranzistorových spínačů logickým signálem. Příkladem je řízení vzorkovacího zesilovače. lato operace se realizuje dvojčinným budičem fetových spínačů, který převádí napětové úrovně logického signálu, např. 0 V a +5 V na napětové úrovně potřebné pro buzení unipolárních tranzistorových spínačů, např. -15 V a +15 V.A common operation in analog-to-digital circuits is the antisynchronous control of two analog unipolar transistor switches with a logic signal. An example is controlling the sampling amplifier. This operation is accomplished by a double-acting FET switch which converts the voltage levels of the logic signal, eg 0 V and +5 V, to the voltage levels required to drive the unipolar transistor switches, eg -15 V and +15 V.

Obvyklá zapojení dvojčinného budiče unipolárnich tranzistorových spínačů jsou poznamenána jistým kompromisem mezi obvodovou složitostí, klidovým příkonem a rychlosti. Tento kompromis znemožňuje dosažení optimálních poměrů v každém z uvedených tří ukazatelů současně.Conventional wiring of a double-acting driver for unipolar transistor switches is marked by some compromise between circuit complexity, quiescent power consumption and speed. This compromise makes it impossible to achieve optimal ratios in each of the three indicators simultaneously.

V zapojeni dvojčinného budiče unipolárnich tranzistorových spínačů podle vynálezu se tento problém řeží úspornou obvodovou konstrukcí. Její podstata spočívá v kombinaci nízkopříkoůové stejnosměrné signálové cesty přes paralelní dopředný kondenzátor. Dodatečnou předností dvojčinného budiče unipolárnich tranzistorových spínačů podle vynálezu je potlačení vlivu kolísání napájecích napětí na zpoždění budiče a možnost nastavení prahového napětí řídicího logického signálu.In the double acting actuator of the unipolar transistor switches according to the invention, this problem is solved by an economical circuit design. Its essence lies in the combination of a low-pass DC signal path through a parallel forward capacitor. An additional advantage of the double-acting driver of the unipolar transistor switches according to the invention is the suppression of the effect of supply voltage fluctuations on the driver delay and the possibility of adjusting the threshold voltage of the control logic signal.

Předmětem zapojení podle vynálezu je dvojčinný budič unipolárnich tranzistorových spínačů, který má řídicí svorku, referenční svorku a první a druhou výstupní svorku a který je zapojen tak, že řídicí svorka je spojena s bází prvního tranzistoru, referenční svorka je spojena s bází druhého tranzistoru, kolektor prvního tranzistoru je spojen s bází třetího 204309 tranzistoru, kolektor druhého tranzistoru je spojen s bází čtvrtého tranzistoru, kolektor třetího tranzistoru je spojen β první výstupní svorkou a kolektor čtvrtého tranzistoru je spojen s druhou výstupní svorkou, charakterizovaný tím, že mezi emitor prvního tranzistoru a emitor druhého tranzistoru je zapojen lineární nebo nelineární elektrický dvojpól.The subject of the invention is a double-acting unipolar transistor switch driver having a control terminal, a reference terminal and a first and a second output terminal, and connected so that the control terminal is connected to the base of the first transistor, the reference terminal is connected to the base of the second transistor. the first transistor is coupled to the base of the third 204309 transistor, the collector of the second transistor is coupled to the base of the fourth transistor, the collector of the third transistor is coupled to the β first output terminal, and the collector of the fourth transistor is coupled to the second output terminal. the second transistor is connected to a linear or non-linear electric dipole.

Příklad zapojení dvojčinného budiče unipolárních tranzistorových spínačů podle vynálezu znázorňuje výkres. Dvojčinný budič unipolárních tranzistorových spínačů, který má řídicí svorku 10, referenční svorku 20, první a druhou výstupní svorku 30 á 40 a první a druhou napájecí svorku 50 a <50,' je zapojen tak, že' řídicí svorka 10 je připojena k bázi prvního tranzie- ’ toru 2 typu pnp, jehož'emitor je připojen k prvnímu vývodu emitorového odporu £ a k anodě první diody JJ.. Referenční svorka 20 je připojena k bázi druhého tranzistoru 2 typu pnp, jehož emitor je připojen ke katodě druhé diody 1 2. Anoda této druhé diody 12 je připojena ke katodě první diody 11. Kolektor prvního tranzistoru 2 je připojen k prvnímu vývodu prvního kolektorového odporu 5_ a k bázi třetího tranzistoru 3 typu npn. Kolektor druhého tranzistoru 2 je připojen k prvnímu vývodu druhého kolektorového odporu a k bázi čtvrtého tranzistoru £ typu npn. Kolektor třetího tranzistoru 3 je připojen k prvnímu vývodu prvního pracovního odporu 7. a k první výstupní svorce 30. Kolektor čtvrtého tranzistoru £ je připojen k prvnímu vývodu druhého pracovního odporu £ a k druhé výstupní svorce 40, Druhé vývody emitorového odporu 2 a prvního a druhého pracovního odporu 7 a 8 jsou připojeny k první napájecí svorce 50.. Druhé vývody prvního a druhého kolektorového odporu 2 ^a 2 ^{a fiIQ}ito*y třetího a Čtvrtého tranzistoru 3 a 4 jsou připojeny k druhé napájecí svorce 60. Mezi řídicí svorku tO a bázi čtvrtého tranzistoru 4. dále zapojen dopředný kondenzáťor 2· činnost dvojčinného budiče unipolárních tranzistorových spínačů podle vynálezu v příkladném zapojení podle výkresu je následující.An example of a double acting actuator of the unipolar transistor switches according to the invention is shown in the drawing. A double acting unipolar transistor switch driver having a control terminal 10, a reference terminal 20, a first and a second output terminal 30 and 40 and a first and a second power terminal 50 and < 50 is wired such that the control terminal 10 is connected to the base of the first The pnp transistor 2 whose emitter is connected to the first terminal of the emitter resistor 6 and to the anode of the first diode 11. The reference terminal 20 is connected to the base of the second pnp transistor 2 whose emitter is connected to the cathode of the second diode 12. The anode of this second diode 12 is connected to the cathode of the first diode 11. The collector of the first transistor 2 is connected to the first terminal of the first collector resistor 5 and to the base of the third transistor 3 of the npn type. The collector of the second transistor 2 is connected to the first terminal of the second collector resistor and to the base of the fourth transistor 8 of the npn type. The collector of the third transistor 3 is connected to the first terminal of the first working resistor 7 and to the first output terminal 30. The collector of the fourth transistor 8 is connected to the first terminal of the second working resistor 6 and to the second output terminal 40. 7 and 8 are connected to a first power terminal 50. The second terminals of the first and second collector resistors 2 ^and 2 ^{and the} third and fourth transistors 3 and 4 are connected to the second power terminal 60. Between the control terminal 10 and the base of the fourth transistor 4. the forward capacitor 2 is further connected. The operation of the double-acting exciter of the unipolar transistor switches according to the invention in the exemplary circuit according to the drawing is as follows.

S výjimkou přechodné oblasti pracuje budič v jednom ze dvou stavů podle velikosti řídicího logického napětí vzhledem k jistému prahovému napětí. Toto prahové napětí je přibližně rovno součtu napětí na první a druhé diodě 11 a 12 v propustném směru a při použití křemíkových diod má velikost asi 1,4 V.Except for the transient area, the exciter operates in one of two states according to the magnitude of the control logic voltage relative to a certain threshold voltage. This threshold voltage is approximately equal to the sum of the voltages on the first and second diodes 11 and 12 in the forward direction and, when using silicon diodes, is about 1.4 V.

Je-li řídicí logické napětí, připojené mezi řídicí svorku 10* a referenční svorku 20, menSí než prahové napětí, jsou druhý tranzistor 2 ^a čtvrtý tranzistor £ rozpojeny. Proud, který přitéká z první napájecí svorky 50 přes emitorový odpor 2* ^8e přenáší přes první tranzistor 1 a přes.první kolektorový odpor 5 do druhé napájecí svorky 60. Úbytkem na prvním kolektorovém odporu 2 ^se vybudí třetí tranzistor 2 sepnutého stavu. Napětí první výstupní svorky 30 se přibližuje k napětí druhé napájecí svorky 60 a liší se od něho jen následkem napětového úbytku na sepnutém třetím tranzistoru 3. Napětí druhé výstupní svorky 40 se přibližuje k napětí první napájecí svorky 50 a liší se od něho jen následkem napětového úbytku na druhém pracovním odporu 2» způsobeného případnou vnější zátěží druhé výstupní svorky 40.If the control logic voltage connected between the control terminal 10 and the reference terminal 20 is less than the threshold voltage, the second transistor 2 ^{and the} fourth transistor 6 are open. The current that flows from the first supply terminal 50 through the emitter resistor 2 * ^8e is transmitted through the first transistor 1 and through the first collector resistor 5 to the second supply terminal 60. By dropping the first collector resistor 2 ^{, the} third transistor 2 ^is energized. The voltage of the first output terminal 30 approaches the voltage of the second power terminal 60 and differs therefrom only as a result of the voltage drop across the switched transistor 3. The voltage of the second output terminal 40 approaches the voltage of the first power terminal 50 and differs therefrom only as a result of voltage drop on the second working resistor 2, caused by the possible external load of the second output terminal 40.

Je-li řídící logické napětí větší než prahové napětí, jsou první tranzistor 2 ^a třetí tranzistor 2 rozpojeny. Proud, který přitéká z první napájecí svorky 50 přes emitorový odpor 9 a první a druhou diodu 2 ^a 2» ^se přenáší přes druhý tranzistor 2 ^a přes druhý kolektorový odpor 6 do druhé napájecí svorky 22· Úbytkem na druhém kolektorovém odporu 2 ⁸⁶ vybudí čtvrtý tranzistor 2 sepnutého stavu. Napětí druhé výstupní svorky 40 se přibližuje k napětí druhé* napájecí svorky 60 a liší se od něho jen následkem napětového úbytku na sepnutém Čtvrtém tranzistorů £. Napětí první výstupní svorky 30 se přibližuje k napětí první napájecí svorky 50 a liší se od něho jen následkem napětového úbytku na prvním pracovním odporu 2» způsobeného případnou vnějěí zátěží první výstupní svorky 30♦If the control logic voltage is greater than the threshold voltage, the first transistor 2 ^{and the} third transistor 2 are open. The current that flows from the first power supply terminal 50 via an emitter resistor 9 and first and second diodes 2 ^and 2 ^»is transmitted through the second transistor 2 ^and a second collector resistor 6 to a second power supply terminal 22 · drop over the second drain resistance 2 ⁸⁶ energizes the fourth transistor 2 closed state. The voltage of the second output terminal 40 approaches the voltage of the second power terminal 60 and differs therefrom only as a result of the voltage drop across the switched Fourth transistors 6. The voltage of the first output terminal 30 approaches the voltage of the first power terminal 50 and differs therefrom only as a result of the voltage drop across the first working resistor 2 »caused by the possible external load of the first output terminal 30 ♦.

Pfi změně řídicího logického napětí mezi oběma 'logickými úrovněmi přecházejí napětí první a druhé výstupní svorky 30 a 40 komplementárně mezi oběma napětími napájecích svorek 50, 60. Tyto přechody se uskutečňují se zpožděním, které je určeno zpožděním budicího stupně tvořeného prvním a druhým tranzistorem 2 ^ai ⁸ «požděním koncových stupňů tvořených třetím a čtvrtým tranzistorem 2 ^a Jt*When changing the control logic voltage between the two logic levels, the voltages of the first and second output terminals 30 and 40 are complementary between the two voltages of the power terminals 50, 60. These transitions occur with a delay that is determined by the delay of the drive stage ^. i ⁸ «by delaying the output stages formed by the third and fourth transistors 2 ^and Jt *

Podstatná část tohoto zpoždění je způsobena integrací kolektorového proudu prvního tranzistoru J, na zpětnovazební kapacitě mezi kolektorem a bází třetího tranzistoru 3, resp. integrací kolektorového proudu druhého tranzistoru J2 na zpětnovazební kapacitě mezi kolektorem a bází čtvrtého tranzistoru Jeden způsob zmenšení tohoto zpoždění spočívá ve zvětšeni 'proudu přitékajícího přes emitorový odpor 9* Nedostatkem tohoto způsobu je zvětšení příkonu budiče. Tímto nedostatkem netrpí druhý způsob, znázorněný rovněž na připojeném výkresu, který je použitelný pro zmenšení zpoždění budiče na druhé výstupní svorce 40. Tento druhý způsob spočívá v zapojení kondenzátoru 13 mezi řídicí svorku 10 a bázi Čtvrtého tranzistoru 4, který zprostředkuje vysokofrekvenční signálový obtok kolem nízkopřikonového budicího stupně s tranzistory £, 2_.A substantial part of this delay is due to the integration of the collector current of the first transistor J, at the feedback capacity between the collector and the base of the third transistor 3, respectively. by integrating the collector current of the second transistor 12 at the feedback capacitance between the collector and the base of the fourth transistor One way of reducing this delay is to increase the current flowing through the emitter resistor. This drawback does not suffer from the second method, also shown in the accompanying drawing, which is useful for reducing driver delay at the second output terminal 40. This second method consists in connecting a capacitor 13 between the control terminal 10 and the base of the Fourth transistor 4. of driving stage with transistors 6, 7.

Dodatečnou předností dvojčinného budiče unipolárnich tranzistorových spínačů podle vynálezu je nezávislost jeho zpožděni na velikosti napájecího napětí připojeného ke druhé napájecí svorce 60. To je způsobeno přenosem řídicího signálu uvnitř budiče vé tvaru proudů protékajících kolektorovými přechody prvního a druhého tranzistoru j, a 2,An additional advantage of the double-acting driver of the unipolar transistor switches according to the invention is the independence of its delay on the magnitude of the supply voltage connected to the second power terminal 60. This is due to transmission of the control signal inside the driver in the form of currents flowing through the collector transitions

Ztotožní-li se potenciál referenční svorky 20 s potenciálem země, jak je naznačeno jejím uzemněním na výkresu, je prahová velikost řídicího logického signálu totožná s prahovou velikostí napětových úrovní tranzistorově tranzistorové logiky.If the potential of the reference terminal 20 matches the potential of the ground, as indicated by its grounding in the drawing, the threshold size of the control logic signal is identical to the threshold level of the voltage levels of the transistor transistor logic.

Připojením referenční svorky 20 k jinému vnějšímu napětovému zdroji je možné přizpůsobit dvojčinný budič unipolárnich tranzistorových spínačů podle vynálezu také pro jiné druhy logik. Referenční svorky 2ii je možné, použít také k hradlování budiče dalším logickým signálem.By connecting the reference terminal 20 to another external voltage source, it is possible to adapt the double-acting exciter of the unipolar transistor switches according to the invention also for other types of logic. The reference terminals 2ii can also be used to gate the exciter with another logic signal.

Z popisu dvojčinného budiče fetových spínačů podle vynálezu v příkladném zapojení a z popisu jeho činnosti je zřejmé, že přednosti budiče zůstanou zachovány i při zapojení sériového odporu mezi bázi prvního tranzistorů _£ a řídicí svorku 10, resp. mezi bázi druhého tranzistoru 2 a referenční svorku 20, jehož účelem je potlačení případných vysokofrekvenčních oscilací budicího stupně s tranzistory a £.It is apparent from the description of the double-acting driver of the fetal switches according to the invention in the exemplary connection and from the description of its operation that the advantages of the driver are retained even when the series resistor is connected between the base of the first transistors. between the base of the second transistor 2 and the reference terminal 20, the purpose of which is to suppress possible high-frequency oscillations of the driving stage with the transistors and.

Podstata a přednosti dvojčinného budiče unipolárnich tranzistorových spínačů podle vynálezu zůstanou zachovány i po záměně všech tranzistorů 1 až 4 za komplementární typy a po obráceni obou diod 2..The essence and advantages of the double-acting exciter of the unipolar transistor switches according to the invention will be retained even after all transistors 1 to 4 have been exchanged for complementary types and the two diodes 2 have been reversed.

Podstata a přednosti dvojčinného budiče unipolárnich tranzistorových spínačů podle vynálezu zůstanou zachovány také po náhradě emitorového odporu 9. zdrojem proudu a po náhradě obou diod 1 1, 12 jiným lineárním nebo nelineárním dvojpolem 21 , např. odporem nebo Zenerovou diodou.The essence and advantages of the double-acting exciter of the unipolar transistor switches according to the invention will also be maintained after replacing the emitter resistor 9 with a current source and replacing both diodes 11, 12 with another linear or non-linear bipolar 21, e.g.

Ze všeho dosud uvedeného je nakonec zřejmé, že dvojčinný budič unipolárnich tranzistorových spínačů podle vynálezu je zejména vhodný pro konstrukci rychlých a přesných vzorkovacíchFrom all of the foregoing, it is finally apparent that the double-acting driver of the unipolar transistor switches according to the invention is particularly suitable for the construction of fast and accurate sampling

- zesilovačů.- amplifiers.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Double acting unipolar transistor switch driver having a control terminal, a reference terminal, and a first and a second output terminal whose control terminal is connected to the base of the first transistor, the reference terminal is connected to the base of the second transistor, the collector of the first transistor is connected to the base of the third transistor the second transistor is coupled to the base of the fourth transistor, the collector of the third transistor is coupled to the first output terminal and the collector of the fourth transistor is coupled to the second output terminal, characterized in that an electric transistor is connected between the emitter of the first transistor and a capacitor (13) is connected between the control terminal (10) and the base of the fourth transistor (4). /