200247. lajstromszámú szabadalom • Nagysebességű impulzusüzemű végfokozat
HU 200247 A A találmány tárgya nagysebességű impulzusüzemű végfokozat és annak nagyfrekvenciás felületszerelt technológiával történó megvalósítása. A találmány szerinti nagysebességű impulzusüzemű végfokozat (más néven: driver elem) az elektronika számos területén alkalmazható, a digitális integrált áramkör-családok különbózó kimeneti fokozatától (pl. A TT1 típuscsalád esetén a TOTEM-POLE) kezdődően a különböző vonalmeghajtókig bezárólag. Külön speciális driver-családokat jelentenek a különböző impulzus- és funkciógenerátorok végfokozatai, továbbá korunk technológiájának robbanásszerű fejlődésben igen lényeges szerepet játszó mikroelektronikai gyártástechnológiai nagyberendezések hasonló célú részegységei. Az új digitális integrált áramkör rendszerekre jellemző, hogy működési határfrekvenciájuk igen magas a korábbi rendszerekhez képest Pl a gallium-arzenid (továbbiakban; GaAs) alapú IC-k tulajdonságaira a következő adattá: a tipikusak:- működési határfrekvencia: 1-2 GHz- kapcsolási idő:l(XM00 ps Ezeknek az áramköröknek a határfrekvencián történó működtetése már csak a mikrohullámú technika és technológia eszközeivel valósítható meg. Ugyanúgy az ilyen áramkörök vezérlése, tesztelése stb. tehát külső eszköz által végzett működtetése is csak hasonló paraméterekkel rendelkező, kivitelében alkalmas interface elem, azaz végfokozat segítségével érhető el. A technikai szintet az EH cég 129 típusszámú impulzusgenerátorban és a HP cég 8007 típusszámú impulzusgenerátorában ismertetett megoldások képviselik. A129 típusszámú impulzusgenerátorban alkalmazott megoldásnál az áramkapcsoló bekapcsolásakor az áram a kimeneti terhelőellenálláson egy feszültségugrást hoz létre. Ennek a felfutó élnek az alakja az aktív üzemben lévő áramkapcsolónál reaktáns elemekkel befolyásolható. Az áramkapcsoló kikapcsolásakor a feszültségugrás megszűntekor a visszafutó 61 alakja már nem befolyásolható az áramkapcsolónál mivel az nem aktív tartományban, hanem kikapcsolt állapotban van. A terhelő ellenállás melletti parazita kapacitások hatására a visszafutó él sarokpontja „lekerekedik s a 10% és 90%-os pontok között mért visszafiitási idő megnő. A 8007 típusszámú impulzusgenerátorban alkalmazott megoldásnál két áram-kapcsoló (1+ és I-) együtt kerül működtetésre, s így földszimmetrikus impulzus hozható létre. Kialakítható azonban tetszőleges pl földpontról induló impulzus is úgy, hogy a terhelő ellenálláshoz a szintet eltoló feszültséget (ofszet feszültség) vagy ilyen feszültség eltolást eredményező áramgenerátort kapcsolnak. A fenti megoldással 100 MHz-es 2 ns fel- és visszafiitási idejű impulzusgenerátort készített a HP cég. Ez a konkrét kapcsolás és kiviteli forma nem alkalmas a még gyorsabb 400 ps kapcsolási idejű jel előállítására. A találmány célul tűzte Id az ismert megoldások hiányosságainak megszüntetését és olyan nagysebességű impulzusüzemű végfokozat létrehozását, amely a következő funkcionális igények kielégítésére alkal-1 más:- valamely ismert áramkör-rendszerhez illeszkedjen;- kimenetén 50 ohmos hullámimpedenciát szolgáltasson, valamint külön - további mérés céljára - referencia jel kicsatolással is rendelkezzen;- kimenete a vizsgált eszköz részére logikai „0 és logikai „1 szintet szolgáltasson úgy, hogy mindkét szint reális feszültségtartományban változtatható legyen;- kimenete a két logikai szint között igen gyors, 400 ps körüli kapcsolási idővel váltson, a két kapcsolási idő: tRisE felfutási idő és ifall lefutási időközei azonos legyen;- a kapcsolási idő értéke programozhatóan megváltoztatható legyen. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogy tűt jelformáié és pozitív áramkapcsolót, valamint jelformáló és negatív áramkapcsolót alkalmazunk, amelyek közül az egyik a külső terhelésen létrejövő kimenő impulzus felfutó, a másik a visszafutó élének ideje alatt aktív szakaszban működik, továbbá az áramkapcsolókban alkalmazott differenciálerősítőket nagyfrekvenciás, felületszerelt technológiával valósítjuk meg, akkor az elektromos összekötésekből adódó soros induktivitások és parazita kapacitások hatása minimálisra csökkenthető, s így igen kis kapcsolási idejű, nagysebességű impulzusüzemű végfokozat valósítható meg. A találmány tárgya tehát nagysebességű impulzusüzemű végfokozat, amelynek invertáló és neminvertáló bemenettel, negált és ponált kimenettel rendelkező bemeneti fokozata, ofszet feszültséget előállító áramköre, hullámvezetője van. A hullámvezető másik végére terhelés egyik vége, a hullámvezető árnyékolása és a külső terhelés másik vége földpontra; a bemeneti fokozat invertáló bemenetére negatív él bemenet, neminvertáló bemenetére pozitív él bemenet van kötve. A nagysebességű impulzusüzemű végfokozatra jellemző, hogy a bemeneti fokozat negált kimenete jelformáié és pozitív áramkapcsoló, valamint jelformáló és negatív áramkapcsoló neminvertáló bemenetére, ponált kimenete a jelformáié és pozitív áramkapcsoló, valamint a jelformáló negatív áramkapcsoló invertáló bemenetére csatlakozik. A jelformáié és pozitív áramkapcsoló, valamint a jelformáló és negatív áramkapcsoló összekötött negált kimenete első belső lezárás másik végére és második belső lezárás egyik végére csatlakozik, amely egyben a végfokozat vezérelt kimenete, amelyre a hullámvezető egyik vége van kötve. A jelformáié és pozitív áramkapcsoló, valamint a jelformáié és negatív áramkapcsoló, összekötött ponált kimenete belső terhelés egyik végére csatlakozik, amely egyben a vezérelt kimenet egyik végére csatlakozik, amely egyben a vezérelt kimenet szimmetrikus belső pontja. A jelformáló és pozitív áramkapcsoló vezérelt punjára pozitív áramgenerátor, a jelformáló és negatív áramkapcsoló vezérelt pontjára negatív áramgenerátor, az elsó belső lezárás egyik vége az ofszet feszültséget előállító áramkör kimenetére, a belső terhelés másik vége és a második belső lezárás másik vége a földpontra csatlakozik. Az ismert és a találmány szerinti megoldásokat rajzok alapján ismertetjük, amelyek a következők: 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
