SU771817A1 - Преобразователь напр жени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электронной технике, в частности к преобразовател м напр жени  дл  электронных наручных часов с жидкокристаллическим индикатором.

Известен преобразователь напр жени  1, представл ющий собой схему умножени  напр жени , управл емую генератором пр моугольных импульсов. Схема умножени  напр жени  включает три накопите-аьных элемента дл  получени  дополнительных напр жений , каждый из которых состоит из двух полевых транзисторов одного типа проводимости и накопительного конденсатора, причем последний включен между истоком одного и стоком другого транзисторов. Каждый накопительный элемент подключен параллельно к источнику напр жени . Затворы полевых транзисторов накопительных элементов инверсно соединены с выходом генератора пр моугольных импульсов.

Схема умножени  напр жени  имеет еще четыре полевых транзистора того же типа проводимости, что и полевые транзисторы накопительных элементов, и выходной сглаживающий конденсатор. Эти четыре транзистора включены в схеме таким образом, что образуют последовательную цепь источ2

ника напр жени  и трех накопительных конденсаторов , подключенную параллельно к выходному сглаживающему конденсатору и нагрузке. Затворы четырех полевых транзисторов соединены с выходом генератора g пр моугольных импульсов.

Под воздействием импульсного сигнала с генератора происходит периодическое переключение (открывание и закрывание) полевых транзисторов схе.мы умножени  напр жени .

Когда открыты полевые транзисторы накопительных элементов, происходит зар д накопительных конденсаторов от источника напр жени . В следующий момент времени закрываютс  транзисторы накопительных элементов, и открываютс  другие четыре

15 транзистора, при этом происходит последовательное соединение источника и трех зар женных накопительных конденсаторов, вследствие чего и достигаетс  усиление напр жени  приблизительно в четыре раза по 20 сравнению с напр жением источника на выходном сглаживающем конденсаторе, т.е. на выходе преобразовател  напр жени .

Недостатком данного преобразовател  напр жени   вл етс  использование полевых транзисторов одинакового типа проводимости , что эквивалентно использованию источника питани  с напр жением, уменьшенным на величину порогового напр жени  транзисторов, а это приводит к значительному снижению коэффициента преобразовани  напр жени . Указанный недостаток отсутствует в преобразователе напр жени  2, содержащем схему умножени  напр жени , усилитель уровн  с парафазным выходом и ручной включатель. Схема умножени  напр жени  представл ет собой схему утроени , содержит два каскада дл  получени  дополнительных напр жений, равных приблизительно напр жению источника питани , выходной МДП-транзистор, тип проводимости которого соответствует пол рности преобразуемого напр жени , и выходной сглаживающий конденсатор. Каждый каскад дл  получени  дополнительного напр жени  содержит КМДП-инвертор, МДП-транзистор, тип проводимости которого соответствует пол рности преобразуемого напр жени , и накопительный конденсатор, включенный между выходом КМДП-инвертора и истоком МДПтранзистора . Истоки МДП-транзисторов КМДП-инверторов с типом проводимости, противоположным пол рности преобразуемого напр жени , соединены с общей шиной «земл . Исток МДП-транзистора с типом проводимости, соответствующим пол рности преобразуемого напр жени  КМДПинвертора первого каскада дл  получени  дополнительного напр жени , и стоки МДПтранзисторов обоих каскадов соединены с источником напр жени , .другой электрод которого соединен с общей шиной «земл . Исток МДП-транзистора с типом проводи мости, соответствующим пол рности преобразуемого напр жени  КМДП-инвертора второго каскада дл  получени  дополнительного напр жени , соединен с истоком МДПтранзистора первого каскада, а исток МДПтранзистора второго каскада соединен со стоком выходного МДП-транзистора, исток которого соединен с одной обкладкой выходного сглаживающего конденсатора, друга  обкладка которого соединена с общей шиной «земл . Затвор выходного МДПтранзистора и входы КМДП-инверторов обоих каскадов дл  получени  дополнительного напр жени  соединены с пр мым выходом усилител  уровн , а затворы МДП-транзисторов обоих каскадов- с инверсным выходом . Шина питани  усилител  уровн  соединена с истоком выходного МДП-транзистора , служащего выходом преобразовател  напр жени . Между выходом преобразовател  и источником напр жени  включен ручной включатель, служащий дл  подачи напр жени  источника питани  на выход преобразовател , что необходимо дл  обеспечени  работоспособности схемы умножени  напр жени  в щироком диапазоне пороговых напр жений, при пороговых напр жени х МДП-транзисторов, превышающих разность между напр жением питани  и напр жением пр мого смещени  диффузионных областей МДП-транзисторов. При работе преобразовател  напр жени  на вход усилител  уровн  с парафазным выходом поступает импульсное напр жение пр моугольной формы с делител  частоты электронных часов, а усиленные по амплитуде импульсы напр жени  с выходов усилител  уровн , поступа  на затворы МДП-транзисторов схемы умножени  напр жени , управл ют переключением этих транзисторов . Когда открыты МДП-транзисторы с типом проводимости, противоположным пол рности преобразуемого напр жени , КМДПинверторов , и МДП-транзисторы обоих каскадов и закрыты МДП-транзисторы с типом проводимости, соответствующим пол рности преобразуемого напр жени  КМДПинверторов обоих каскадов, и выходной МДП-транзистор, происходит зар д обоих накопительных конденсаторов от источника напр жени . В следующлй момент времени , при переключении названных групп транзисторов , происходит последовательное соединение источника и зар женных накопительных конденсаторов обоих каскадов и параллельное подключение этой цепи к выходному сглаживающему конденсатору, который , зар жа сь, обеспечивает посто нное напр жение на выходе преобразовател , равное приблизительно устроенному напр жению источника питани . Описанный преобразователь напр жени  имеет следующие недостатки: 1. Сложную конструкцию, что обусловлено наличием ручного включател , изолированного от общей щины; в результате усложн етс  конструкци  электронных наручных часов, корпус которых соединен с общей шиной «земл  электронной схемы устройства. 2. Большой ток потреблени  при частоте управлени  свыше 0,5-1 кГц, что необходимо дл  повышени  нагрузочной способности преобразовател  или уменьшени  номиналов (а следовательно, и габаритных размеров ) конденсаторов. Наличие большого тока потреблени  обусловлено особенностью известных схем КМДП-усилителей уровн  с парафазным выходом: фронт переключени  одного из выходов в состо ние усиливаемого уровн  потенциала запаздывает по отношению к соответствующему фронту переключени  второго выхода. Это приводит к тому, что при переключении МДП-транзисторов схемы умножени  напр жени  имеют место паразитные состо ни  одновременной проводимости МДП-транзисторов, следствием чего  вл етс  наличие паразитных токов между выходной и питающей, выходной и общей шинами преобразовател .

Цель изобретени  - упрощение конструкции преобразовател  путем исключени  ручного включател , обеспечение работоспособности устройства в широком диапазоне пороговых напр жений и снижение тока потреблени  путем устранени  состо ни  одновременной проводимости МДП-транзисторов схемы умножени , включенных между питающей и выходной, выходной и общей шинами преобразовател .

Эта цель достигаетс  тем, что в преобразователь напр жени  дополнительно введены два КМДП-инвертора, и лини  задержки . Лини  задержки состоит из четного числа КМДП-инверторов, соединенных последовательно . Пр мой выход усилител  уровн  через один КМДП-инвертор соединен с затвором выходного МДП-транзистора, а инверсный - через второй КМДП-инвертор соединен с затвором МДП-транзистора каскада дл  получени  дополнительного напр жени . Вход линии задержки инверсно соединен с входом усилител  уровн , а ее выход - с входом КМДП-инвертора каскада дл  получени  дополнительного напр жеки .ч. Питание линии задержки осуществл етс  посто нным напр жением источника питани , а питание двух КМДП-инверторов - посто нным выходным напр жением преобразовател .

Схема предложенного преобразовател  приведена на чертеже.

Преобразователь напр жени  дл  электронных наручных часов состоит из усилител  уровн  1 с парафазным выходом, лини  задержки 2, двух КМДП-инверторов 3, 4 и схемы 5 умножени  напр жени .

Схема 5 умножени  напр жени  служит дл  преобразовани  (усилени ) напр жени  источника, которое необходимо дл  питани  нагрузки, например жидкокристаллического индикатора электронных наручных часов.

Усилитель уровн  1 служит дл  усилени  импульсов напр жени , необходимых дл  управлени  переключением МДП-транзисторов схемы умножени  напр жени .

Лини  задержки 2 и инверторы 3, 4 служат дл  формировани  необходимых фронтов управл ющих импульсов схемы умножени  напр жени , исключающих паразитные состо ни  одновременной проводимости МДП-транзисторов, включенных между питающей и выходной, выходной и общей шинами схемы 5 умножени .

Вход линии задержки 2 инверсно соединен с входом усилител  уровн  1, пр мой выход которого соединен с входом КМДПинвертора 3. Инверсный выход усилител  уровн  1 соединен со входом КМДП-инвертора 4.

Схема 5 умножени  включает каскад 6 дл  получени  дополнительного напр жени , выходной п-канальный МДП-транзистор 7 и выходной сглаживающий конденсатор 8. Каскад 6 состоит из КМДП-инвертора 9, N-канального МДП-транзистора 10 и накопительного конденсатора 11. Одна обкладка конденсатора 11 соединена с выходом КМДП-инвертора 9, а друга  - с истоком МДП-транзистора 10 и стоком выходного МДП-транзистора 7. КМДП-инвертор 9 состоит из N-канального МДП-транзижтора 12 и р-канального МДП-транзистора 13, стоки которых соединены между собой и служат выходом инвертора 9, сток МДП-транзистора 10 и исток МДП-транзистора 12 соединены с общей шиной «земл .

Затвор выходного МДП-транзистора 7 соединен с выходом КМДП-инвертора 3, затвор МДП-транзистора 10 - с выходом КМДП-инвертора 4. Вход КМДП-инвертора 9, т.е. затворы МДП-транзисторов12, 13, соединен с выходом линии задержки 2.

Усилитель уровн  1 состоит из двух комплементарных пар 14, 15 и управл ющего КМДП-инвертора 16, включающего N-канальный 17 и р-канальный 18 МДП-транзисторы . Комплементарные пары 14 и 15 состо т соответственно из N-канальных 19, 20 и р-канальных 21, 22 МДП-транзисторов. Стоки МДП-транзисторов 19, 21, служащие инверсным выходом усилител  уровн  1, соединены с затвором МДП-транзистора 20, а стоки МДП-транзисторов 20, 22, служащие пр мым выходом усилител  1, соединены с затвором МДП-транзистора 19. Затворы МДП-транзисторов 17, 18, служащие входом КМДП-инвертора 16, соединены с затвором МДП-транзистора 21,  вл ющимс  входом усилител  уровн  1, а стоки транзисторов 17, 18 (выход инвертора 16) соединены с затвором МДП-транзистора 22. Истоки МДП-транзисторов 18, 21, 22 соединены с общей шиной «земл . Шина питани  усилител  уровн  1(истоки транзисторов 19, 20) соединена с выходом преобразовател , т.е. истоком выходного МДП-транзистора 7 схемы 5, а исток МДП-транзистора 17 с отрицательным электродом источника напр жени .

Лини  задержки 2 состоит из двух КМДП-инверторов 23,24. Инвертор 23 включает N-канальный 25 и р-канальный 26 МДПтранзисторы , стоки которых соединены между собой и служит выходом инвертора 23, соединенные затворы - входом. Инвертор 24включает N-канальный 27 и р-канальный 28 МДП-транзисторы, затворы которых соединены между собой и служат входом инвертора 24, а соединенные стоки - его выходом , соединённые со входом инвертора 9, т.е. с затворами МДП-транзнсторов 12, 13. Выход инвертора 23 соединен со входом инвертора 24. Инверсное соединение входа линии задержки 2 - входа инвертора 23 осуществл етс  соединением входа линии задержки 2 с выходом управл ющего КМДПинвертора 16, вход которого соединен со входом усилител  уровн  1. Истоки транзисторов 25, 27 соединены с отрицательным

электродом источника питани , и истоки транзисторов 26, 28 - с общей шиной «земл .

КМДП-инвертор 3 состоит из N-канального 29 и р-канального 30 МДП-транзисторов , затворы которых соединены с пр мым выходом усилител  уровн  1, а стоки - с затвором выходного МДП-транзистора 7 схемы умножени  5.

КМДП-инвертор 4 состоит из N-канального 31 и р-канального 32 МДП-транзисторов , затворы которых соединены с инверсным выходом усилител  1, а стоки - с затвором МДП-транзистора 10 схемы 5.

Истоки МДП-транзисторов 29, 31 соединены с выходом преобразовател  напр жени , а истоки МДП-транзисторов 30, 32 - с общей шиной «земл .

На вход усилител  уровн  1 поступает пр моугольное импульсное напр жение с делител  частоты электронных наручных часов (не показан), например, с частотой 1024 Гц, скважностью 2. Усиленные по амплитуде импульсы с выходов усилител  1 поступают на входы КМДП-инверторов 3, 4. Параметры МДП-транзисторов 29-32 выбраны такими, что импульсные сигналы с выходов инверторов 3, 4 имеют скважность импульсов, не равную 2.

Одновременно сигнал со входа усилител  уровн  1 через управл ющий инвертор 16 поступает на выход линии задержки 2. Импульсные сигналы, поступающие с выходов линии задержки 2, КМДП-инверторов 3, 4 на затворы соответственно МДП-транзисторов 7, 10, 12 и 13 схемы 5, ис}-слючэ;от паразитные состо ни  одновременной проводимости транзисторов 7 и 10, 12 и 13, тем самым обеспечива  отсутствие паразк Hjwx токов между питающей и выходной, выходной и общей шинами преобразовател  напр жени , что снижаетобщий ток потреблени  последнего.

При поступлении на вход усилител  уровн  1 уровн  логического «О поочередно происходит закрывание выходного МДПтранзистора 7, открыбание МДП-транзистора 13 и закрывание МДП-транзистора 12, открывание МДП-транзистора 9. При таком состо нии транзисторов 7, 10, 12, 13 происходит зар д накопительного конденсатора 11 до напр жени , приблизительно равного напр жению источника питани .

В следующий момент времени, при поступлении на вход усилител  уровн  1 логической «1 (соответствует «-Ё) поочередно происходит закрывание МДП-транзистора 10, открывание МДП-транзистора 12 и закрывание МДП-транзистора 13, открывание МДП-транзистора 7. При этом обеспечиваетс  последовательное соединение источника питани  и зар женного конденсатора 11 и параллельное подключение данной цепи к выходному сглаживающему конденсатору 8 и нагрузке (не показана). Зар дившись приблизительно до удвоенного напр жени  источника, конденсатор 8 обеспечивает питание нагрузки в следующий такт работы, когда процесс повтор етс .

Claims (2)

1.Патент США № 3824477, кл. Н 02 N 7/00, 1974.

2.Патент США № 3975671. кл. Н 02 М 3/06, 1976 (прототип).