SU578024A3 - Аттенюатор тока - Google Patents

Description

I

Изобретение отйбситс  к усипител м тока и может быть использовано при проектировании и изготовлен:ш интегральных схем.

Известен аттенюатор тока в интегральном исполнении, содержащий источник входкого тока, входной транзистор в диодном включении, подключенный параллельно переходу база-эмиттер выходного транзистора, при этом эмиттеры транзисторов соединены с общей шиной l.

В таком устройстве выходной ток, текущий в цепи коллектор-эмиттер выходного транзистора, пропорционален входному току в отношений равном отношению эффективны площадей перехода база-эмиттер выходного и входного транзисторов, что обуславливает зан тие значительных эффективных площадей на монолитных интегральных схемах.

Цепь изобретени  - упрощение устройств при интегральном исполнении.

i Дл  этого в аттенюаторе тока в интегральном исполнении, содержащем источник входного тока, входной транзистор в диодном включении, подключенный параллельно переходу база-эмиттер выходного транзистора , при этом эмиттеры транзисторов соединены с общей шиной, между источником входного тока и базой входного транзистора введен первый дополнительный транзистор в диодном включении, эффективна  площадь перехода база-эмиттер кйторого в m раз больше где m - целое положительное число, эффективной площади перехода база-эмиттер входндго транзистора, а между коллектором |хййН9ге,в базой еыходного транзисторов Be,efngH 85чэрой доцолдательный транзистор, §( площадь которого равна эффекГ1 йой площади пфехода база-эмиттер первого дополнительного транзистора, прв этом коллектор второго дополнительного транзистора соединен с источником входного тока через третий дополнительный травзнстор в диодном включении, эффективна  площадь перехода база-эмиттер которого равна эффективной площади перехода база-эмиттер входного транзистора.

На фиг. 1 приведена принцкшаапьна  электрическа  схема аттенюатора тока} на фиг, 2прИ1Щ1тиальна  электрическа  схема с транзис ijopoM в коллекторной цепи выходного тра зкстора| на фиг. 3 - принципиальна  электри ческа  схема с последоватепъным вкпючени- ем и транзисторов,, вместо каждого из транзисторов в диодном включении. Аттенюатор тока в интегральном испопнеНИИ содержит источник 1 входного тока, входной транзистор 2 в диодном вкгпочении, подключенный параппепьно переходу базаэмиттер выходного транзистора 3, при этом эмиттеры транзи торов 2 и 3 соединены с общей шиной. Между источником 1 входного тока и базой входного транзкстора 2 введен первый дополнительный транзистор 4 в диодном включении, эффективна  площадь перехода база-эмиттер которого в ии раз бопьше эффективной площади перехода база-эмич тер входного транзистора 2., Между коллектором входного транзистора 2 и базой выходнйго транзистора 3 введен второй допопнитепьный транзистор 5, эффекг тна  площад которого равна эффективной плошацн пбрехо-да база-эмиттер первого дополнитепыюго тра 1зистора 4, при этом коллектор второго допопнительного транзистора 5 соединен с источником 1 входного тока через третий дополнительный транзистор 6 в диодном вк чении, эффективна  ппощадь пере;:ода базл эмиттер которого равна эффективной паоша- ди перехода база-эмиттер входного rpaii3HC тора 2, Атте1поатор гокй работает спе.оз ющЕтл образом . В-10рой допог1а1гтег1Ы-{ый транзистор о упровл ет налр жешгем jnpHKnaabiBaei-- bi v к перехо;:1у база-эм г тер выходиого трлнзисгпр/ 3. За счет действтш транзисторов 2, 4 и 6 Б диодном включении мэжцу напр жеШ1 г«1а база-эмиттер транзисторов 5 и 3 и Ug g ) поддерживаетс  разность потении аловГ |3 7 Ш1Тие базовых токов не. обтдка токк, тек -шЕю ртл :ч;;1ых ответвлени х скемы обычно пренебрежимо мало, как коэффИ. циент усилени  по току и схеме с общам эмиттером сссгавгс:: гщих транзисторов обычно ттревьгшает ЗО, Дл  проведени  более подробного анализа работ -, схемы, приведанной н-Г; с1даг Is восно зуемс  кзв.стным уравнением. Капр жение бааа-эмиттер vJg.g транзиС тора  вл етс  логарифмической функплой плотности тока в его переходе база-эмиттер и выражаетс  в cnenyjomeM виде u,,.sle.2«,,„ О ч Н н где К - посто нна  Больцмана} Т - абсолютна  температура; CJ - зар д| коллекторный ток транзистора 3.,- зок ивсыщени  транзистора. Лругое хорошо известпое уравнение выражает зависимость между напр жени ми база-вмиттер первого и второго транзисторов, имеющих соответственно аналогичные диффузио шые профили дл  одной и той же велкчинь коллекторного тока Зо , где эффективна  площадь перехода база-эмиттер первого транзистора в щ раз больше площади вгорого транзистора, т.е. Us-3;-UB-3,--f Из этого уравнени  может быть выведена зависимость между величиной tJ, различных транзисторов. Еспи транзисторы имеют аналогичную геометрию структуры и имеют одну и ту же температуру, их величины 3 рав11Ы„ В предложенном аттенюаторе тока тран- зйсторь 4 и 5 имеют аналогичную геометрию . Предполагаетс  тшсже аналопгчность между собой геометрии транзисторов 2., 3 и 6. Эффективна  ппош.адь перехода базаэмиттер каждого из транзисторов 4 и 5 предпопагаетс  в m раз больше эффективной площадп перехода база-эмиттер каждого из тр-.ЗЕ зксгоров 2, 3 и 6, Ток f тюсгупаюш.нй от источшша входного тока tf j дет :т-сл на составга юшую Э. , теKyiHyio через поспедозатепьно соединенные ь-опиектор-эмиттерные цепи транзисторов 2 к 4 в диодном BKrao-ieifflHj и сос1 авл ющую 6 текутдую через последовательно соединенные , -коппектор-эмиттер ые цепи транзистора 6 в диодном вкпгоне гйи, Так как эф deicTHBHS-H ппощаль перехода база-эмиттер транзистора 5 в m раз больше площади перекода база-эмиттер транзистора 2 то -Dg Hin/.iСЗ) Это следует из того, что параллельно го соединени  переходов беза-эмиттер трав- зисторов 2 и 5 напр жени  на нихдогглгнь i быть paBHbtMBs таким .образом вызыва  разенство плотностей тока в их переходах 63. за-эмнттер. Согдасно уравнению (1) напр жение база -эмиттер дл  транзистора 2 может быть записано спедующЕМ об)разом ° 2 Я, . также течет через транзистор 4 в диодном включетга вызыва  падение напр жейн  бааа-эмиттер.Ufg.q Исхода из уравнени  (2) иб-э,) Ь1агф жение база-эмиттер транзистора 6 выражаетс  следующим образом: 2и Из-за аналогичности геометрии тр нзнсторов Ч-. Подставп   уравне Г 1Я (3) и (7) в уравнение (6), получим llEH + и . , л:е, ,iie,, (g, S-Эб Я Напр жение база-эмиттер транзистора 3 определ етс  регулирующим действием транзисторов 2, 4 и 6 в диопном включении ивырай аетс  через напр жени  база-эмиттер этих транзисторов, опрецеп емых по ура неюшм (4), (5) и (8). кТ У 2 - - И и Ill Из уравнени  2 следует, что коллекторный ток J транзистора 3 догокен быть равен коллекторному току транзистора, имеющего напр жение база-эмиттер иц такое же, как у транзистора 2, но имеющего эффективную площадь перехода база-эмиттер в Ш раз меньшую, чем у транзистора 2. Таким обраагом, плотность тока в переходе база-эмиттер транзистора 3 составл ет только i/m часть плотности тока в переходе база-эмиттер транзистора 2, Поэтому Так как ток 5 источника 1 входного тока равен сумме составл ющих 3 н 3 , то (11) Подставл   уравнешш (3) в уравнение (11) и нроизведл перестановку членов полученного уравнени ,получим , Замен   о j из уравнени  (12) в уравнение (10), получим Bbll. 2(.j)(13) Транзисторы 4 и 5 могут быть составлв ны из. № параллельно включенных транзисторов , имеющих геометрию, аналогичную ге ометрии тр.-: : зксторов 2, 3 и 6, еспк Hi представл ет собой положительное целое число. Транзисторы 2, 3 и 6 могут быть составпв ны из., .ш параллельно соединенных транзнсторов , имеющих геометрию,:аналогичную ге ометрии транзисторов 4 и 5, если m представл ет собой еаиницу, деленную на це-пое попоиштельное число. Анализиру  эквивалентные схемы прсдпа гаемого и известного атте Ж1аторов тока, построенных на транзисторах со стандартной геометрией, можь-о сравнивать плснцаци в интегральных схемах, необхоан лые дл  размещени  различных усилителей, имеющих заданный коэффициент усилени  по току 3 ./3 . ..БЬ1 Из сопоставительного анализа сле.1ует, что дл  получени  матгых токов . по срапнеоых . 1тю с током J источника входного тока предлагаемый аттенюатор тока требует значительно моньщей площади по сравнению с известшз м. Па фиг. 2 показа го, как транзистор 7 может быть соединен дл  работы в качестве усилител  с оби1ей базой коллекторного тока транзистора 2 дл  получени  тока Коэффициент усилени  по току усилител  с общей базой равен практпчс-ски сгишице. Напр жение сдвига база-э пп-тер трапзисгора 7 смещает коллектор транзистора 3 так, что его напрпжеш1е коллбктор-эч{1;ттер стшювитс  равным практически напр жению U с , аналогичнок{у напр жению трапзисторор 2, 4, 5 и 6. Благодар  эток-гу работу реальноП схемы приближаетс  к теоретически предсказываемой выше работе, так как сильно у;пвньщаютс  незначительные изменени  в коаффпциенге усипею Я по току среди транзисторов, вызываемью разлтием в напр жени х коллектор-эмиттер . Нафиг. 3 показан аттенюатор го.ча, s котором вместо транзистора 4 вдиолном включе}ши используетс  п последовагепьно соединенных транзнсторов -I-I - 4- п в диодном включении, каждый из которых имеет эффективную площадь перехода база-эг-литтер аналогичную площади перехода базаэмиттер транзистора 5. Kposis roroj вместо транзистора 6 в диодном включении и-спользуетс  и последовательно соеднненз1ых транзисторов 6-1 -.6- И в диодном включении , каждый из ко1чзрых имеет одинаковую эффективную площадь перехода база-эмиттер, составл ющую l/tti часть такой же площади , транзистора 5. Схема приведенна  н& фи. 3, может быть применена в аттенюаторах тока, имеющих коэффиаиент усилетш по току больщий единицы за счет аналогичной геометрии тра зистороь 8, 5 и 4-1 - 4- м и выбора транзнсторов с эффективными площад ми базаэмиттер в т- раз больше, чем у транзисторов 2 в 6-1 - 6-и. Теоретически такой аттенюатор тока имеет коэффициент усилени  Збыу ЭБХ Однако экономи  места при исполг зованин предлагаемого аттенюатора тока по сраг.-тг;HHKJ с о&лчнымн аттенюаторами тока ПОЛУ: : етс  менее ощутимой в случае коэффицне :га усилени  по току, большего 1, чем в сгг, ;ве соэффицненга усилени  меньшего 1, Кроме

того вой нвв базовых токов при этом не  в л етс  1п{жвеб| ежвмо малым.

Claims (1)

1. Патент США№ 3382 342, кп.330-2а, 1968.

Фиг.г