177459. lajstromszámú szabadalom • Híderősítő
5 177459 6 vázolthoz hasonló áramkörnél a vonalnak egy jel jelenlétében bekövetkező feszültségváltozását a 2(Vbc + IlR + Vs) összefüggés határozza meg a V2 egyenfeszültségből, ahol VBC a T3 tranzisztor bázis-kollektor feszültsége, és Vs a telített állapot- 5 ban levő TI tranzisztor feszültsége. A kettővel való szorzást azért vettük föl, hogy a csúcstól csúcsig mért változást kapjuk meg. Egy gyakorlati esetben, ahol lL = 8mA, Rt = 10 ohm, VBC=0,7 volt és Vs = 0,2, akkor a zárójelben megadott kifejezés10 értéke 0,98 volt, feltételezve, hogy a vonalon mérhető feszültség csak 1,8 volt. Amint már említettük, ilyen alacsony feszültségű állapot hosszú vonalak esetében joggal előfordulhat. Az idézett paraméterek mellett nekünk 1,6 voltos csúcstól15 csúcsig mérhető változási lehetőségünk adódik. Az ideális határérték ebből 8x300 ——— = 2,4 Volt 20 1000 adódik. Ennek megfigyelésekor azonban láthatóvá válik, hogy a T3 tranzisztor telítése miatt olyan feszült- 25 ség fog rendelkezésre állni, amely megegyezik a vonalfeszültség és a VSat feszültségek összegével. A magyarázat kedvéért feltételezzük, hogy az Ij áram -értéke 5 mA körül van, és feltételezzük azt is, hogy az áramkör egyéb részei beleértve az 30 erősítőt is 3 mA áramot vesz fel. Ilyen módon a T3 tranzisztor emitteréből levehető áramérték ezen értéket meg tudja közelíteni, és itt azt feltételeztük, hogy az idézett áramszint értékek egymássá nincsenek összefüggésben. Jel rákapcsolódása ese- 35 tében azonban az II áram értéke ingadozik, és ilyen módon a rendelkezésre áló terhelő áram is változik. Szélsőséges esetben a jel áram előidézheti, hogy a bázis áram nullára lecsökkenjen, az áramkörrel biztosítható terhelő áram értéket nullára 40 csökkenti. Ezen korlát leküzdése céljából, továbbá, hogy a hídon keresztül negatív áramok átfolyását is biztosíthassuk, alkalmazzuk a Cl kondenzátort. A Cl kondenzátor energiát tárol a negatív csúcsértékekhez váó közelítéshez. A kondenzátor 45 feszültségre kapjuk Vci=VBe-IlR, ahol Vei a Cl kondenzátoron mérhető feszültség és R az RÍ ellenállás ohm értéke. A T3 tranzisztor emitter áramkörében levő R2 ellenállást (és a T4 tranzisztor esetében az ennek megfelelő R3 ellenállást) 50 azért használjuk, hogy elkerüljük azon hurok áramok keletkezését, amelyek a híd „alsó” párján folynának keresztül. Amikor a fentiekhez hasonló áramkört integrált áramkörös kivitelben akarjuk elkészíteni, akkor arra 55 van szükség, hogy megakadályozzuk azt, hogy a T3 vagy T4 tranzisztoroknál olyan szubsztrát injektálódás keletkezzék, amely az L1 és L2 vonalkapcsok között folyó áram irányától függ. Mivel ezen eseteknél a hivatkozott tranzisztorok telítésben 60 vannak, a T3 és T4 tranzisztorok közül az éppen vezető állapotban levőnek a kollektor-bázis átmenete töltéseket injektál a szubsztrátba, és ezen áram injektálás az 1! áramhoz képest mintegy 30—50%-os értékű is lehet, és ez az áram nehézsé- 65 geket okoz, mert megváltoztathatja a 2. ábrán vázolt E. feszültségét. Ahhoz, hogy az áramkör hatásos maradjon, ezt a szubsztrát injektálódást a vonaláram egy százaléka alá kell csökkenteni. Ezzel egyidejűleg azonban a T3 vagy T4 tranzisztorok inverz áramerősítését nem szabad lecsökkenteni, egyébként az E. ponton levő negatív feszültség a meghajtott áramkörökből nyert áramtól függően változnak. A szubsztrát injektálás következtében jelentkező fenti nehézségek természetesen nem lépnek fel, ha az itt leírt áramkört diszkrét alkatrészekből építjük fel. Abból a célból, hogy ezeket a nehézségeket integrált áramkörös kivitelnél is elkerülhessük, a T3 tranzisztort (és a T4 tranzisztort is) olyan térgáttal vesszük körül, amely alacsony áramok mehett hatásos, és egy szubsztrát fallal, amely pedig nagyobb áramoknál hatásos. Ezt a megközelítést vázlatosan a 3. ábrán tüntettük fel, amely a T3 tranzisztor elrendezését mutatja, és itt az emittert egy N+ tartomány képezi, a bázist egy P tartomány és a kollektor N tartomány. A 31 térgátat a rajzon BN+ tartomány képezi, és a 32 szubsztrát fal 3 piso tartomány, amely a gátat körülveszi és azzal 33 érintkezőn keresztül van összekötve. A 31 térgát alkalmazásának előnye abban jelentkezik, hogy a falról és az oldalakról a hordozókat hatásosan visszaveri és ennek következtében alacsony áramértékek (5—20 mA) mellett a tranzisztor inverz erősítése magas értékű marad. Amint az áram növekszik azonban, a hordozóknak az A gát alatti szivárgása jelentősen megnöveli a szubsztrát áramának nagyságát. Ennek elkerülése céljából ingadozó 2 szubsztrát falat alkalmazunk, és ezt a falat a tényleges szubsztráttól a BN* tartomány választja el, és ez összegyűjti az összes szórt kisebbségi hordozót. A hivatkozott szubsztrát áramot elsősorban az R2 ellenálláson fellépő feszültségesés okozza (vagy a T4 tranzisztor esetében az R3 ellenálláson fellépő), és a korábban már leírt módon ezt a gát alatti szivárgás okozza különösen magasabb áramértékeknél. Mivel a szubsztrátba így injektált kisebbségi töltéshordozó élettartama nagyon kicsi az eltemetett rétegű tartományban, a P fal hatásosan képes a szubsztrát áramot megszüntetni. Az a tény, hogy a P+ (ISO) fal az N+ gát után helyezkedik el, kedvező inverz erősítést biztosít a tranzisztor részére, mert a kisebbségi töltéshordozók „felhalmozódnaK” az N+ tartományban, és azért, mert gyűjtő rendszert képez a „szórt” töltéshordozók számára, amelyek az N+ gát legásó részén keresztül diffundálnak. Korábban már utaltunk arra, hogy a TI és T2 tranzisztoroknak viszonylag nagy méretűeknek kell lenni, és ilyen módon kedvező VBE értéket tudunk biztosítani 150 mA áram mellett. Az intégrât áramköri megvalósításná ezt oly módon váósítjuk meg, hogy a TI és T2 tranzisztorok részére a félvezető chipen nagyobb területeket biztosítunk, mint a T3 és T4 tranzisztorok részére. A 4. ábrán azt szemléltetjük, hogy az 1. ábrán vázolthoz hasonló áramkört milyen módon lehet távbeszélő-készülék áramkörébe beépíteni, és az 1. ábrán vázolt 1 híderősítőt egy megfelelő blokk 3
