185712. lajstromszámú szabadalom • Nagysebességű, háromállapotúvá bővíthető kapcsolóáramköri elrendezés
1 185 712 2 A találmány tárgya nagysebességű, háromállapotúvá bővíthető kapcsolóáramköri elrendezés, amely mind kétállapotú mind háromállapotú kivitelnél főként nagybonyolultságú integrált áramkör mérő automaták pin elektronikájának meghajtó áramköreként alkalmazható. A találmány szerinti kapcsolóáramköri elrendezésnek kétállapotú telitésgátolt tranzisztoros kapcsolóáramköre és háromállapotú kivitelnél a kapcsolóáramkör kimenetére kötött vezérelt soros tranzisztoros kapcsolója van. Háromállapotú kapcsolóáramkörökként ismertek az olyan megoldások, amelyek két, egymással azonos felépítésű Graetz kapcsolásban elrendezett diódanégyest alkalmaznak, az egyes diódanégyesek bemenetére kapcsolt - általában logikai - feszültségszintet a diódanégyeseken átfolyó áram ellenütemű be és kikapcsolásával kapcsolják a kimenetre, és a harmadik állapotot a két diódanégyes egyidejű kikapcsolásával valósítják meg. Ilyen megoldásokat a 2.240.971 és 1.591.999 Ijsz. NSZK-beli valamint a 2.179.242 ljsz. francia szabadalmi leírások ismertetnek. Az áramkörök hátrányossága a feszültségszintek kapcsolásánál föllépő túllövés, amit a kapcsolódiódák vezetésmodulációja okoz. így szigorúbb igényeknek eleget tevő, főként nagyobb sebességű kapcsolóáramkörök csak igen költséges diódákkal alakíthatók ki, s ekkor is csak kompromisszumokkal. Az áramkörök további hátrányossága a vezérléstől függetlenül jelentős disszipáció, amely integrált áranjkör mérő és vizsgáló automaták esetében alkalmazási korlátot képez. Ismert az olyan integrált áramkör mérő automatákban alkalmazott soros térvezérléses kapcsolóval háromállapotúvá bővíthető kétállapotú kapcsolóáramkör is, amelynek ellentétes feszültségű tápfeszültség kapcsok közé emitterellenállásokon keresztül sorbakötött két végtranzisztora van, a végtranzisztorok bázisa egyenként hozzárendelt szintmegfogó tranzisztor emitteréhez van kötve, továbbá a bázisok munkapontbeállító diódákon keresztül egymással össze vannak kötve, valamint egyenként egyrészt vezérlő tranzisztorra, másrészt ellenálláson keresztül előfeszítőfeszültségü kapocsra vannak kötve. A szintmegfogó tranzisztorok bázisa a kapcsolandó feszültségszintet szolgáltató kapcsokra van kötve. A kapcsolóáramkör kimenetét az emitterellenállások közös kapcsa képezi. Az áramkör hátrányossága, hogy a végtranzisztorok munkapontja az aktiv tartomány közepén van, vezérléstől függetlenül állandóan vezető állapotban vannak, és jelentős disszipációval rendelkeznek, továbbá a vezető állapotukból történő átkapcsolásnál a szintmegfogó tranzisztorok báziszszélesség modulációjából adódóan számottevő átkapcsolási tranziensek lépnek föl. További hátrányosság, hogy a kapcsolni kívánt feszültségszintek különbsége nem lehet nagyobb a szintmegfogó tranzisztorok bázis-emitter diódájának letörési feszültségénél, valamint a kapcsolni kívánt feszültségszintek csak szűk tartományban választhatók meg. Hátrányossága még, hogy a kétállapotú kapcsolóáramkör rövidzárvédelemmel nem rendelkezik. W. Háromállapotúvá kiegészített változatainak a kétállapotú kapcsolóáramkör kimenetére sorosan, kötött, több egymással párhuzamosan kapcsolt tér-!! vezérléses tranzisztorral kialakított kapcsolója van, amelyet kompenzáló áramkör vezérel. Az ilyen változat azon túlmenően, hogy magában hordozza a kétállapotú kapcsolóáramicör-része hátrányosságait, a kisebb igények kielégítéséhez költséges és bonyolult felépítésű. A felmerült igények, főként a nagybonyolultságú integrált áramkör mérő automatáknál a mérési idő csökkentése, a felső határfrekvenciák kitolódása, valamint az áramkör zavarjelek szempontjából legkedvezőbb elhelyezésével kapcsolatos problémák feladattá tették olyan kisszámú alkatelemet tartalmazó, olcsó, egyszerű felépítésű kétállapotú kapcsolóáramkör kidolgozását, amely túllövésmentes működésű, és soros kapcsolóval háromállapotúvá bővíthető. A kapcsolóáramkörrel szemben további követelmény volt, hogy a határozott állapotokban kimeneti impedanciája alacsony legyen, háromállapotú kivitelnél a kétállapotú kivitel előnyeit, így a határozott állapotok között tranziensmentes átkapcsolást, a működési sebességet, a nagy fel- és lefutási meredekséget megtartsa, a harmadik állapotba kapcsolás nagy Sebességgel legyen elvégezhető, és ebben az állapotban a kimeneti ellenállás az 1 Mohm-ot meghaladja. A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy a kétállapotú kapcsolóáramkörrel szemben támasztott igények az áramkör olyan kialakításával biztosíthatók, amelynél a végtranzisztorok munkapontját az aktív tartományok szélére állítjuk, és megfelelően kialakított ellenfázisban vezérelt áramgenerátorokkal vezéreljük. így a végtranzisztorok csak a lengések hatására vezérlődnek túl, és tránziensmentes nagy fel- és lefutású kimeneti jelet szolgáltatnak. A feladat találmány szerinti megoldását nyújtó, főként nagybonyolultságú integrált áramkör mérő automaták pin elektronikájának meghajtó áramköreként alkalmazható nagysebességű háromállapotúvá bővíthető kapcsolóáramköri elrendezésnek telítésgátolt tranzisztoros kétállapotú kapcsolóáramköre és háromállapotú kivitelnél a kétállapotú kapcsolóáramkör kimenetére kötött vezérelt soros tranzisztoros kapcsolója van. Lényege, hogy a kétállapotú kapcsolóáramkör első vezérlőbemenetére első összegző áramgenerátor kimenete, a kétállapotú kapcsolóáramkör második vezérlőbemenetére második összegző áramgenerátor kimenete kapcsolódik, továbbá vezérlőegysége van, a vezérlőegységnek két, egymáshoz képest ellenfázisú kimenete van, amelyre egy-egy vezérelt áramgenerátor kapcsolódik, és az egyes vezérelt áramgenerátorok kimenete a hozzárendelt összegző áramgenerátor összegző bemenetére van kötve. A kapcsolóáramköri elrendezés előnyös kiviteli alakjánál a telítésgátolt tranzisztoros kétállapotú kapcsolóáramkörnek első végtranzisztora és ezzel ellentétes vezetési típusú második végtranzisztora van, az első és a második végtranzisztor bázisa külön-külön bázisellenálláson keresztül a hozzárendelt első illetve második vezérlő bemenetre van 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
