195011. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagy alakhűségű, programozható és állandó kimeneti impedanciájú driver kialakítására
1 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagy alakhűségű, programozható és állandó kimeneti impedanciájú driver kialakítására, elsősorban impulzusgenerátorokban való alkalmazáshoz, amelynek időzítést és meredekséget meghatározó ielbemenete, célszerűen programozható szintű pozitív- és negatív feszültségszint kapcsa, valamint kimenete van, a kapcsolási elrendezés pozitív jelváltozást megvalósító egységgel és negatív jelváltozást megvalósító egységgel van ellátva, a pozitív jelváltozást megvalósító egység és a negatív jelváltozást megvalósító egység impulzuskeltő fokozattal és adott esetben egy vagy több jelformáló fokozattal rendelkezik, a pozitív jelváltozást megvalósító egység és a negatív jelváltozást megvalósító egység kimenetei össze vannak kapcsolva, az összekapcsolt kimenetek és a kapcsolási elrendezés kimenetei közé pedig előnyösen a kapcsolási elrendezés kimeneti impedanciájának beállítására alkalmas impedancia illesztő van beiktatva. Nagysebességű impulzusgenerátorok céljaira fejlesztették ki a tunnel-diódás generátorokat (Wolfgang Meiling, Franz Stary: »Nanosecond Pulse Techniques«, Akadëmie Verlang, Berlin 1969.) és a kifejezetten nagy amplitúdójú impulzusok előállítására alkalmas lavina tranzisztoros generátorokat (J.S.T. Huang: »Study of transistor switching circuit stability in the avalanche region« IEEE J. Solid-stale Circuits. Vol. SC—2, pp. 10—21 marc. 1967.). Mindkét megoldás közös jellemzője, hogy az általuk kapcsolt feszültségszint nagysága nem választható tetszőlegesre, továbbá csak nagy nehézségek árán programozható. A jelalak hűsége igényes feladatokhoz nem megfelelő, így célszerűen csak alacsony követelményeket kielégítő, állandó és előre meghatározott szintű impulzusok előállítására alkalmazhatók. Könnyen változtatható a töltéstároló diódával készült impulzusgenerátorok kimeneti szintje, (A. Murray Nicolson, H. M. Crouson and Peter G. Michell: »Subnanosecond Risetime Pulse Generátors« IEEE Trans, on Instrum, and Meas. Vol. 25 No 2 p. 104—107 june 1976.), mivel a záróirányú diódák szintje a külső jeltől függ. Hátrányos azonban, hogy a sajátos szennyeződéseloszlás miatt hirtelen megszűnő töltéstárolás időtartama ingadozik, így az időzítést megszabó jel éléhez képest a kimenő jel éleinek jittere nagy lesz, amely az alkalmazások jelentős részénél nem megengedhető. Mindhárom megoldás közös hátrányos jellemzője, hogy kimeneti impedanciája nem stabil, nehezen kézbentartható. A nagyfrekvenciás kapcsoló eszközök jellemzőinek javulása következtében olyan programozható drivereket fejlesztettek ki, amelyek többnyire a logikai IGEN és NEM szin-2 tekre programozott nagyarámu bufferekből, a buffer kimeneteket a generátor kimenetével összekötő vezérelt nagyáramú kapcsolókból és az utóbbiak működtetésére szolgáló vezérlőkből épültek fel. Az Electronic Test című folyóirat 1981. évi decemberi számának a 112. oldala olyan megoldást ismertet, amely kapcsoló eszközül dióda négyest alkalmaz. Az elrendezés hátránya a feszültségszintek kapcsolásánál fellépő túllövés, amelyet a kapcsolódiódák vezetésmodulációja okoz. Az áramkörök további hiányossága a vezetéstől függetlenül mindig meglévő jelentős disszipáció, ami több területen korlátozza az alkalmazás lehetőségét. A fenti hiányosságok kiküszöbölését célozza a HU 185.712 lajstromszámú szabadalmi leírásban bemutatott kapcsolási elrendezés. A megoldás lényege, hogy a pozitív- és a negatív szintekhez hozzárendelt kapcsoló végtranzisztorok munkapontja az aktív tartományok szélére van beállítva, a végtranzisztorok vezérlésére pedig ellenfázisú áramgenerátorok szolgálnak. Ezáltal a végtranzisztorok csak a lengések hatására vezérlődnek túl, és így tranziensmentes, gyors fel- és lefutású kimeneti jelet szolgáltatnak. Ennél az elrendezésnél a végtranzisztorok összekapcsolt emitterei alkotják a generátor kimenetét. Fejlettebb kapcsolási elrendezésre mutat példát a HU 183.699 lajstromszámú szabadalmi leírás. A megoldás lényege, hogy a kapcsoló eszközök differenciálerősítő fokozat kollektorkörében helyezkednek el, a kapcsoló eszközök állapotait pedig a differenciálerősítő emitterköri áramgenerátorának vezérlésével határozzák meg. A generátor kimenetét a kapcsoló eszközök összekötött kollektorai képezik. A kapcsolási elrendezés el van látva a szórt induktivitások kompenzálására alkalmas kapacitásokkal is a kimeneti impedancia minél szélesebb sávban ohmos jellegűvé tétele érdekében. Ismertek olyan megoldások is, ahol a kapcsoló eszközök áramának és így disszipációmnak, valamint a kapcsolandó szintek terhelésének csökkentése érdekében a kapcsoló eszközök közösített kapcsai és a kimenet közé egyszeres erősítésű buífert iktatnak be. Ez ugyan valóban csökkenti a kapcsoló eszközök áramát, azonban torzítja a jelalakot. Bár az ismertetett megoldások kétségtelenül alkalmasak programozható szintű és alacsonyabb igényeket kielégítő alakhűségü jelek szolgáltatására, de több hátrányos tulajdonsággal rendelkeznek. Ezek közül a leglényegesebb, hogy kimeneti impedanciájuk nem azonos a jelváltozás és az állandósult állapot idején, mert a jelváltozáskor változó a kapcsolók ellenállása és főleg kapacitív terheléseknél a bufferek (egyébként szükséges) áramkorlátozása áramgenerátoros meghajtást eredményez. A fentiek értelmében 1 19501 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
