182966. lajstromszámú szabadalom • Szilárdtest felépítésű nagyfeszültségű kapcsoló és ezt tartalmazó jelgenerátor
1 182 966 2 5 MHz-es óra csatlakozik, és másik logikai 24 bemenetéhez Olyan jel csatlakozik, amely vagy alacsony (0 volt) vagy magas (15 volt) értékű, és ez a 16 kapcsolót ki-be kapcsolja. A 10 áramkör alkalmas feszültségbemeneténél a 20 NAND kapuhoz 15 voltos egyenáramú 22 áramforrást csatlakoztatunk. A vezérlő jel frekvenciájában szaggatott kapcsolási folyamatot kapunk a 18 kapcsoló impulzusvezérlésű jelbemeneténél. Amikor a 18 kapcsoló BE állásban van, akkor a 22 áramforrás 15 voltos egyenfeszültsége a 20 NAND kapu logikai 24 bemenetére kerül. A 15 volt a 20 NAND kapura a 26 vonalon keresztül kapcsolódik, és az 5 MHz-es óraütem megjelenik a 20 NAND kapu kimenetén, és a két illesztett 28 és 30 kondenzátorhoz csatolódik. Ez az óraütemű meghajtó feszültség közvetlenül csatlakozik az illesztett 28 kondenzátorhoz (fázisban levő), és 32 inverteren keresztül a másik illesztett 30 kondenzátorhoz (ellentétes fázisú). Az illesztett csatoló 28 és 30 kondenzátorok a 10 pF-os nagyságrendbe eső kapacitásértékeikkel arra valók, hogy kapacitívan csatolják a 22 áramforrás által meghatározott feszültségszinten levő és a 12 bemeneti logika bemenetéhez vezetett feszültséget egy olyan diódás 34 hídáramkörhöz, amelyik a bemutatott elrendezésben négy diódát tartalmaz. Ez a megoldás hatásosan csatolásmentesíti a bemeneti egyenfeszültséget a 28 és 30 kondenzátoroknak a diódás hídoldali feszültségétől, és ezáltal ellátja a korábban optikai csatolóval megoldott feladatot, azaz a villamos szigetelést. A 20 NAND kapura kapcsolt 15 voltos egyenfeszültség, és a 32 inverter, amely a diódás 34 hídáramkörhöz csatlakozik, rákapcsolódik egy 36 kizáró VAGY kapura is, amelynek feszültségellátását a diódás 34 hídáramkör kimenete biztosítja. A 38 kondenzátor kiszűri azt a bemeneti feszültséget, amelyet a diódás 34 hídáramkör a 36 kizáró VAGY kapura juttatott, és ezáltal teljes hullámú egyenirányítót képez, amelyet az 5 MHz-es oraütemben egy bemeneti négyszöghullám táplál. A nagyfeszültségű 16 kapcsoló kapuelektródjain az alábbiak szerint hozunk létre egyenfeszültséget: a 36 kizáró VAGY kapu kimeneti feszültsége csak akkor magas értékű, amikor annak két 40 és 42 logikai bemenete a diódás 34 hídáramkörből fázisban eltérő értékű, tehát amikor az egyik bemenet magas feszültségen (logikai egyes) és a másik bemenet alacsony értéken (logikai nullán) van. Amikor a 36 kizáró VAGY kapu kimenete magas értékű (logikai 1), akkor ezt a kimenetet a 44 dióda a 46 töltőkondenzátorhoz továbbítja, és bekapcsolja a nagyfeszültségű 48 és 50 tranzisztorokat. Ennek következtében a 48 és 50 tranzisztorok drain elektródjainál az 52 és 54 kimeneti kapcsok között kis ellenállású útvonal keletkezik. A 48 és 50 tranzisztorokat például a VMP 22 típusú VMOS tranzisztorok képezhetik, amelyek kapu, forrás és nyelő elektródjait a vázolt módon kell bekötni, vagy a 48, 50 tranzisztorokat elkészíthetjük ezek ekvivalens típusaiból, amelyeket a Siliconex Corporation gyárt, és feszültsége 90 volt. Ezt a feszültségértéket egészen 400—500 voltig megnövelhetjük, ha a tranzisztor paramétereket alkalmasan változtatjuk, és a 90 voltos példa csak a szemléltetést szolgálta. Most a nagyfeszültségű kapcsoló és kapacitív meghajtó 10 áramkör működését ismertetjük arra az esetre, amikor a 24 bemeneten a 20 NAND kapura kapcsolt feszültség alacsony értékű (0 voltos), azaz amikor a 18 kapcsoló kikapcsolt állapotban van. Ebben az állapotban a 20 NAND kapu kimenetét egy órajelekkel nem szaggatott 15 voltos egyenfeszültség képezi, és ennek továbbjutását a 28 és 30 kondenzátorok megakadályozzák. A 28 és 30 kondenzátorok maradék töltését az 56 és 58 ellenállások levezetik. A 46 töltőkondenzátort a 60 ellenálláson keresztül kisütjük, és ennek következtében a 48 és 50 tranzisztorok kapu-, forrás elektródjaira kapcsolt feszültség 0 volt értékű lesz, és ez a 48 és 50 tranzisztorokat kikapcsolja, azaz a 48 és 50 tranzisztorok forrás elektródjainál az 52 és 54 kimeneti kapcsok között nagy ellenállású útvonal létesül. Bármely áram, amely a 48 és 50 tranzisztorok 52 és 54 kimeneti kapcsairól a 28 és 30 kondenzátorokhoz jut, ugyanazt a feszültségeltolódást idézi elő a 28 és 30 kondenzátorokon, és ez fázisban megegyező jelként éri a 36 kizáró VAGY kapu 40 és 42 logikai bemenetelt. Mivel a korábban elmondottak szerint a 36 kizáró VAGY kapu kimeneti feszültséget csak fázisban eltérő bemeneti vezérlés esetén ad, a 36 kizáró VAGY kapu érzéketlen a 40 és 42 logikai bemenetelre kapcsolt fázisban megegyező jelekre. Ilyen módon belátható, hogy a nagyfeszültségű 16 kapcsoló 52 és 54 kimeneti kapcsain megjelenő kimeneti feszültség nem tud hatást gyakorolni a 16 kapcsoló működésére, mert ez csak az ellenfázisú meghajtás esetén kapcsol be. Ilyen módon a 36 kizáró VAGY kapu működése a 16 kapcsoló kimeneti feszültségét villamosán elszigeteli az összes olyan feszültség esetében, amely a 48 és 50 tranzisztorok letörési határértéke alatt és a 28 és 30 kondenzátorok határfeszültsége alatt van, mely feszültségértékek a 400—500 voltos tartományba eshetnek. Mivel az összes aktív áramköri elem MOS tranzisztorokból elkészíthető, amelyek gyártása a jól ismert módszerekkel történhet, azaz hagyományos dielektromos szigetelési eljárások segítségével, így a teljes áramkör egyetlen szilícium chip-en megvalósítható. Az 52 és 54 kimeneti kapcsokon ilyen módon szigetelt (a földponttól szigetelt) lebegő potenciálú kapcsolt egyenfeszültséget kapunk. Most a 2. ábrára hivatkozunk, amelyen egy lebegően elszigetelt hídáramkört tüntettünk fel, amely távbeszélő vonaláramkor szekunder oldalának kimenetét kapcsolja, és ezt az áramkört a 100 hivatkozási számmal jelöltük. Ez az áramkör egy távbeszélő előfizetői vonaláramkor 100 programozható jelgenerátoraként hasznosítható analóg távbeszélő vonalak vagy trunkök digitális kapcsolórendszerhez való interfészelésére. Egy ilyen vonaláramköri elrendezésnél a bemeneti analóg jeleket, mint amilyenek a csengetési és foglaltsági 102 és 104 vonalakon megjelennek, digitalizáljuk és mikroprocesszorral feldolgozzuk, hogy ilyen módon modulált meghajtó jelet állítsunk elő a digitalizált vett feszültségből, amelyet ezután visszacsatolunk a 100 programozható jelgenerátorhoz, hogy különböző jeleket generáljunk, mint például távbeszélő csengető feszültséget. A 100 programozható jelgenerátort transzformátorral, például a 106 ferrit transzformátorral el kell szigetelni a vonaláramkor egyéb (a rajzon nem feltüntetett) részeitől. Mivel a programozható jelgenerátor által létrehozott jel nagyságát mikroprocesszorból származó bemeneti vezérlő jelek határozzák meg, a 100 jelgenerátort közönségesen programozható jelgenerátornak nevezzük. A 106 ferrit transzformátor 108 primer tekercsére a feszültséget egy meghajtó áramkör 110 meghajtó tranzisztora szolgálja, és ennek bázisát mikroprocesszor vezérli oly módon, hogy a bázisvezérlésnél 50 és 100 KHz 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
