NO129313B - - Google Patents

Description

Kapasitiv lagringsinnretning.

Oppfinnelsen angår en kapasitiv lagringsinnretning, omfattende et antall kondensatorer og transistorer, hvor kondensatorene er seriekoplet i transistorenes hovedstrømvei, og hvor transistorene avvekslende er av motsatt ledningsevnetype.

Til dette formål må informasjonsoverføringen mellom to kondensatorer være så fri for forvrengning som mulig. En slik kapasitiv lagringsinnretning er kjent fra U.S.patentskrift nr.3.^3.190.

Der er kondensatorene forbundet i serie med basis-kollektorveien i transistorene. Emitteren og basisen i hver transistor er forbundet med jord gjennom en emittermotstand resp. en basismotstand, idet basisen i hver transistor også er forbundet med jord gjennom en halvlederdiode. Kollektoren i hver transistor er forbundet med en koplingsspenningskilde gjennom en elektronisk bryter.

Por tilfredsstillende drift av en slik kjent lagringsinnretning må strømforsterkningen i hvert transistortrinn være tilnærmet I, hvilket medfører at kvotienten for verdien av basismotstanden dividert med verdien av emittermotstanden må være tilnærmet 1. Hvis denne kvotient er mindre enn 1 vil anvendelsen av et stort antall transistorer i rekken gi en betydelig dempning av signalet. Hvis derimot kvotienten er større enn 1 vil anvendelsen av et antall transistorer i rekken bevirke at signalet når sitt maksimum før det har nådd enden av rekken, hvilket vil resultere i sterk forvrengning.

Videre vil i den kjente lagringsinnretning forvrengning av signalet alltid opptre på grunn av at strømmen som flyter gjennom emittermotstanden i hver transistor er en funksjon av basisemitter-terskelspenningen i vedkommende transistor. I tillegg hertil er basis-emitterterskelspenningen avhengig av temperaturen, slik at forvrengningen også vil være temperaturavhengig. For at forvrengningen skal kunne holdes liten må signalet over basismotstanden ha en stor amplitude.

Videre må i den kjente lagringsinnretning kapasiteten

av hver av lagringskondensatorene være mange ganger større enn basis-kollektorkapasiteten i de transistorer som anvendes, fordi ellers vil-le krysstale opptre og dermed betydelig forvrengning av signalet. Da basis-kollektorkapasiteten vanligvis er stor, f.eks. 2 pP, må lagrings-kapasiteten være meget stor, f.eks. 100 pF, hvilket gjør at den kjente lagringsinnretning blir uegnet for behandling av høyfrekvenssigna-ler og for integrering.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en kapasitiv lagringsinnretning som ikke har de ovenfor nevnte ulemper og som er egnet for integrering, og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at de av en kondensator og transistorens hovedstrømvei dannede enheter er koplet i serie, at endene av hver enhet gjennom en elektronisk bryter er forbundet med en koplingsspenningskilde, og at bryteren er sluttet når den tilhørende transistor er ledende.

Den kapasitive lagringsinnretning ifølge oppfinnelsen

har den fordel at strømforsterkningen i hvert transistortrinn ikke er bestemt av kvotienten av to motstandsverdier, fordi begge motstan-dene også kan unnværes. Sam følge derav kan lagringsinnretningen iføl-

ge oppfinnelsen lettere integreres og mange flere trinn kan forbindes i kaskade før nevneverdig forvrengning av signalet opptrer.

Den kapasitive lagringsinnretning ifølge oppfinnelsen har videre den fordel at for å unngå krysstale må lagringskondensatorene være meget større enn emitter-kollektorkapasiteten i de anvendte transistorer, idet det her med uttrykket krysstale skal forstås at to etter hverandre følgende signaler påvirker hverandre på grunn av at den nevnte parasittkapasitet mellom kollektor og basis danner en di-rekte kopling mellom to etter hverandre følgende lagringskondensatorer. Da kollektor-emitterkapasiteten i en moderne integrert transistor er ca. 0,01 pF uten at det tas spesielle forholdsregler, må la-gringskapasiteten være 5 pF før nevneverdig forvrengning av signalet opptrer. Som følge derav er lagringsinnretningen ifølge oppfinnelsen egnet for behandling av f.eks. videofrekvenssignaler.

En ytterligere fordel ved den kapasitive lagringsanord-ning ifølge oppfinnelsen er at deri maksimalt tillatte amplitude av koplingssignalet her er bestemt av kollektor-basisgjennomslagsspen-ningen for de anvendte transistorer (tiLnærmet 60 volt) som er mange ganger større enn emitter-basisgjennomslagspenningen (tilnærmet 6 volt). Av denne grunn er den kapasitive lagringsinnretning ifølge oppfinnelsen meget godt egnet for behandling av lydfrekvenssignaler og da til-fredsstilles kravene til signal-støyforhold meget godt (f.eks. 70 dB), og signal-støyforholdét er tilnærmet proporsjonalt med \J —^—, hvor C er kapasiteten av lagringskondensatoren, E er den maksimalt tillatte amplitude av koplingssignalet og n er antall lagringskondensatorer. En økning av den maksimalt tillatte amplitude E av koplingssignalet med en faktor 10 vil således gi et signal-støyforhold som er bedre enn \ J 10 = 10 dB.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen. Fig.l viser et koplingsskjema for en kapasitiv lagringsinnretning ifølge oppfinnelsen. Fig.2 viser spenningsbølgeformer som opptrer på de forskjellige punkter i lagringsanordningen på fig.l.

I Utførelseseksemplet på fig.l er lagringskondensatoren C til C forbundet i serie med hovedstrømveien i transistorene Tn til

on ^ 1

Tn> Transistorene T^ til Tn er avvekslende av motsatt ledningsevnetype. Det skal bemerkes at i bipolare transistorer er hovedstrømveien defi-. nert som emitter-kollektorveien, men i felteffekttransistorer er hoved-strømveien definert som veien mellom kilde-og avledningselektroden. Basisen i transistorene til Tn er forbundet med hverandre til et punkt med konstant potensial. Mellom basis og emitter i hver transistor T (x = 1, , n) er det forbnndet en halvlederdiode D

(x = 1, , n) med en ledningsretning som er motsatt lednings-retningen for transistorene T x . Kollektoren i hver transistor T xer forblindet med en koplingsspenningskilde S gjennom en halvlederdiode Bx (x = 1, . n) med samme ledningsretning som diodene D . Den første lagringskondensator CQ er med den pol som ikke er forbundet med emitteren i transistoren , gjennom en halvlederdiode BQ forbundet med koplingsspenningskilden S og også gjennom en prøvetaknings-krets A forbundet med en signalspenningskilde V^.

Virkemåten av lagringsinnretning skal beskrives nærmere under henvisning til fig.2. Fig.2a viser utgangsspenningen fra koplingsspenningskilden som funksjon av tiden. Amplituden av koplings-spenningen er lik (E + 2V.) volt, hvor V. er lik spenningsfallet over diodene Dx og Bx i deres ledende tilstand og lik basisemitterterskel-spenningen for de anvendte transistorer. På fig.2b er inngangssignal-et V^ tegnet opp som funksjon av tiden og forskjellige signalprøver

AV,, A V„, Av, og A V,, er vist slik de leveres fra prøvetak-nmgskretsen A i tidsintervallene 4L1, C ^., L^, og C j >som skra-verte blokker. I tidsintervallet "T"^ leverer koplingsspenningskilden S en spenning som er lik (E + 2Vt-i) volt. Dette resulterer i at transistoren T og dioden BQ er sperret. Spenningen mellom den pol av kondensatoren Co som er forbundet med dioden BQ og jord er da lik -

(E - V.) +• AV volt. Strømmen vil flyte gjennom kondensatoren og

J

dioden D^ inntil spenningen over kondensatoren CQ er lik - (E - AV) volt. Under det samme tidsintervall "T"-^ vil transistoren og dioden B^ være ledende, slik at strømmen flyter gjennom dioden B^, kondensatoren C, og transistoren T9 inntil spenningen over kondensatoren C, er lik ■+ E volt. I tidsintervallet C1 er således informasjonen

A V1 overført til kondensatoren C , idet spenningen over denne kondensator er øket med A v^ i forhold til referansespenningen på

- E volt.

I tidsintervallet L 2 leverer koplmgsspemngskilden S en spenning som er lik - (E + 2VJ.) volt. Som følge herav blir diodene og BQ og transistoren T, ledende. Strømmen vil flyte gjennom dioden kondensatoren C-^, transistoren T^, kondensatoren CQ og dioden BQ. Denne strøm vil flyte inntil spenningen over kondensatoren C er lik - E volt. Når kondensatorene C og C. har samme verdi, vil spenningen over kondensatoren C^ falle med ^^i> se fig«2d. I tidsintervallet t 2 er således informasjonen forflyttet til kondensatoren C^. I samme tidsintervall l g vil transistoren T, og diodene Bg og D^ bli ledende, slik at strømmen flyter gjennom dioden Djj, kondensatoren C^, transistoren T^, kondensatoren C2 og dioden B2 inntil spenningen over kondensatoren Cg er lik - E volt.

I tidsintervallet "f-5 leverer koplingsspenningskilden

S en spenning som er lik ■* (E ♦ 2V-). Som følge derav blir diodene B^ og D^ og transistoren Tg ledende. Strømmen vil flyte gjennom dioden B-^, kondensatoren C, , transistoren T2, kondensatoren Cg og dioden D-j inntil spenningen over kondensatoren C-^ er likE volt. Når kondensatorene og Cg har samme verdi, vil spenningen over kondensatoren Cg øce med Av^ I tidsintervallet l vil informasjonen A V-^ fcOi forflyttet til kondensatoren Cg. En lignende overføring skjer for signalprøvene ^Vg, °S ^vij«

Diodene Dg og D^ med like ordenstall kan erstattes med hver sin basis-emitterdiode i en npn-transistor med mange emittere. Diodene D^, D^ med ulike ordenstall kan erstattes med hver sin basis-emitterdiode i en pnp-transistor med mange emittere.

Det er klart at oppfinnelsen ikke er begrenset til det beskrevne utførelseseksempel, det kan f.eks. anvendes både bipolare

transistorer og felteffekttransistorer. Videre kan det anvendes felteffekttransistorer med et kanalområde av n-typen eller p-typen. Videre kan innretningen på fig.l anvendes med fordel som filter for elek-triske signaler. Vanlig inngangs-og utgangskretser kan også anvendes i forbindelse med innretningen på fig.l. Videre kan to eller flere innretninger som vist på fig.l forbindes parallelt med felles inn-gang og/eller utgang.

Claims (2)

1. Kapasitiv lagringsinnretning, omfattende et antall kondensatorer og transistorer, hvor kondensatorene er seriekoplet i transistorenes hovedstrømvei, og hvor transistorene avvekslende er av motsatt ledningsevnetype, karakterisert ved at de av en kondensator og transistorens hovedstrømvei dannede enheter er koplet i serie, at endene av hver enhet gjennom en elektronisk bryter er forbundet med en koplingsspenningskilde, og at bryteren er

sluttet når den tilhørende transistor er ledende.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at de elektroniske brytere er halvlederdioder hvis passe-ringsretning er den samme som for den tilordnede transistors emitta1-basisvei. 3- Innretning ifølge krav 2, hvor transistorene har en emitter-eller kildeelektrode og en kollektor-eller avledningselek-trode, karakterisert ved at hver emitter-eller kil-deelektrodene i transistorene av den ene ledningsevnetype er forbundet med en emitterelektrode i en første multiemittertransistor av den andre ledningsevnetype, og at hver emitter-eller kildeelektrode i transistorene av den andre ledningsevnetype er forbundet med en emitterelektrode i en andre multiemittertra.nsistor av den første ledningsevnetype.