SU1001471A1 - Полупроводниковый ключ - Google Patents

Description

(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ключ

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах и системах автоматики.

Известен полупроводниковый ключ, содержащий первый и второй Транзисторы t 1.

Указанный полупроводниковый ключ обеспечивает коммутацию тока под воздействием входного сигнала. Однако он имеет большое врем  нарастани  переднего и заднего фронтов выходного импульса на уровне 0,1-0,3 и 0,7-0,9 от амплитудного значени  и низкое быстродействие, что исключает его применение дл  передачи импульсов наносекундной длительности.

. Известен также полупроводниковый ключ, содержащий первый транзистор, база которого подключена к входной клемме и через первый резистор - к общей шине, а коллектор - к катоду диода, второй транзистор, эмиттер которого подключен к аноду диода, а коллектор - к шине источника питани  и первому выводу второго резистора С 2 .

Однако известное устройство характеризуетс  недостаточно высоким быстродействием.

Цель изобретени  - повышение быстродействи .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в полупроводниковый ключ, содержащий первый транзистор, база которого подключена к входной клемме и через первый резистор - к общей шине, а коллектор - к катоду диода, второй транзистор, эмиттер которого

10 подключен к аноду диода, а коллектор - к шине источника питани  и первому выводу второго резистора, введены два высокочастотных дроссел  и третий резистор, при этом первый

15 . высокочастотный дроссель включен между коллектором первого транзистора и точкой соединени  второго вывода второго резистора с эмиттером второго транзистора, база которого че20 рез второй высокочастотный дроссель соединена с катодом диода и через третий резистор - с шиной источника питани .

На чертеже приведена схема полу25 проводникового ключа.

Устройство содержит транзисторы 1 и 2, первый из которых  вл етс  входным транзистором, а второй - выходным транзистором. Входна  клемма

30 соединена через первый резистор 3

с общей цшной устройства, к которой также подключен и эмиттер транзистора 1, а коллектор этого транзистора через последовательно включенные первый высокочастотный дроссель 4 и второй резистор 5 соединен с шиной источника питани . Эмиттер транзистора 2 через диод 6 подключе к коллектору транзистора 1. Катод диода б через второй высокочастотны дроссель 7 и третий резистор 8 соединен с шиной источника питани . База транзистора 2 подключена к точке соединени  второго высокочастотного дроссел  7 и третьего резистора 8.

Полупроводниковый ключ работает следующим образом.

При подаче на него напр жени  питани  и отсутствии входных импульсов транзистор 1 закрыт, так как база его находитс  под нулевым потенциалом . Транзистор 2 открыт, так как его база имеет более положительный потенциал относительно эмиттера Через нагрузку, подключенную к эмиттеру транзистора 2, будет протекать посто нный ток. В исходном состо ни транзистор 2 выполн ет функцию эмиттерного повторител  и имеет низкоомный выход, а на транзисторе 1 собран ключ с о.бщим эмиттером. Причем сопротивление перехода коллектор-эмиттер открытого транзистора 2 шунтирует сопротивление коллекторной нагрузки транзистора 1, так как последнее значительно больше по величине сопротивлени  перехода открытого транзистора 2.

С приходом на вход ключа импульс положительной пол рности транзистор 1 ключа открываетс , потенциал на его коллекторе становитс  близким к нулю, при этом потенциал на базе и эмиттере транзистора 2 тоже будет близок k нулю, что приводит к закрыванию транзистора 2. Однако транзистор 2 закрываетс  с небольшим запаздыванием во времени по отношению к открь1ванию транзистора 1, так как на базу транзистора 2 изменение потенциала поступает через высокочастотный дроссель 7, который задерживает мгновенное изменение состо ни  транзистора 2, Поэтому вначале подаетс  нулевой потенциал на эмиттер транзистора 2, а затем с небольшим запаздыванием на его базу, что обеспечиваетс  за счет включени  в схему ключа высокочастотного дроссел  7 и подключени  в обратном Направлении прохождению сигнала разв зывающего диода 6 между эмиттером и базовой транзистора 2. В первый момент открытого состо ни  транзистора 1 его коллекторна  нагрузка 5 отключаетс  и подключаетс  только высокочастотный дроссель 4, что способствует

быстрому нарастанию переднего фронта импульса на выходе устройства, расширению его полосы пропускани  за счет отключени  резистора 5 и увеличению крутизны нарастани  переднего фронта выходного импульса на начгшьном уровне 0,1-0,3 его формировани . Транзистор 2 открываетс , коллекторна  нагрузка 5 подключаетс  к транзистору 1. В этом случае дроссель 4

0 производит высокочастотную коррекцию формировани  переднего фронта выход ного импульса выше уровн  0,3, обеспечива  большую крутизну нарастани  фронта на верхнем уровне его ампли5 туды. Таким образом, обеспечиваетс  фopIvfflpoвaниe с малым временем нарастани  переднего фронта импульса с выхода полупроводникового ключа на наиболее замедленных участках на

л уровн х 0,1-0,3 и 0,7-0,9 от ампли тудного значени . Как только закончитс  формирование длительности выходного импульса, начнетс  процесс формировани  заднего фронта, который наступает по окончании воздействи  входного сигнала. Транзистор 1 закрываетс , положительный потенциал на его коллекторе возрастает, а так как разв зывающий диод 6 включен в пр мом направлении при передаче положительного потенциала между эмиттером и базой транзистора 2, то транзистор 2 откроетс  значительно раньше, чем закроетс  транзистор 1. Обычно транзистор закрываетс  при

5 напр жении между его базой и эмиттером , равным нулю, а открываетс  при напр жении, равным 0,3-0,5 В, поэтому открывание транзистора 2 произойдет раньше, чем успеет закрытьс 

0 транзистор 1. При отк ддвании транзистора 2 сопротивление его промежутка коллектор-эмиттер мало, поэтому он шунтирует сопротивление коллекторной нагрузки 5 транзистора 1 и пере5 ключает внешнюю нагрузку ключа с коллектора транзистора 1 на эмиттер транзистора 2, выполн ющего функции эмиттерного повторител . В переходный момент, когда оба транзистора 1 и 2 открыты, полупроводниковый ключ имеет минимальное, выходное сопротивление гораздо меньшее, чем прототип, благодар  чему обеспечиваетс  почти мгновенный зар д паразитной емкости, и тем самым уменьшаетс  врем  нарас5 тани  заднего фронта выходного импульса .

Предлагаемой полупроводниковый ключ имеет выходное сопротивление на начальном, уровне формировани  фрон0 тов импульсов примерно в 2 раза меньше , чем известный, благодар  открытому состо нию транзисторов 1 и 2 в течение этого времени. В результате почти в 2 раза возрастает скорость

5 разр да и зар да паразитной емкости

Claims (2)

1. Формула изобретения

   Полупроводниковый ключ, содержа- щий первый транзистор, база которого подключена к входной клемме и через первый резистор - к общей шине, а коллектор - к катоду диода, второй транзистор, эмиттер которого подключен к аноду диода, а коллектор 5 к шине источника питания и первому выводу второго резистора, от л и чающийся тем, что, с_.целью повышения быстродействия,в него введены два высокочастотных дросселя 10 и третий резистор, при этом первый · высокочастотный дроссель включен между коллектором первого транзистора и точкой соединения второго вывода второго резистора и эмиттером второ15 го транзистора, база которого через второй высокочастотный дроссель соединена с катодом диода и через третий резистор - с шиной источника питания.

   20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

   1. Авторское свидетельство СССР № 473299, кл. Н 03 К 17/04,10.10.75
2. 2. Патент США № 3381144,' 25 кл. 307-256, 30.04.68 (прототип).