198587. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagy szinttartomány feldolgozására alkalmas gyorsműködésű analóg komparátor létrehozására
1 HU 198587 A 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagy szinttartomány feldolgozására alkalmas gyorsműködésű analóg komparátor létrehozására) elsősorban nagysebességű impulzustechnikai áramkörökben és mérőműszerekben való alkalmazásához) amely legalább egy differenciálerősítő fokozatot és kimeneti fokozatot tartalmaz, a differenciálerősítő fokozatok közül a bemeneti fokozatot képező differenciálerősítő fokozat aktiv eszközei előnyösen térvezérlésű tranzisztorok, a kimeneti fokozatot célszerűen impedancia illesztő, és az impedancia illesztőt az utolsó differenciálerősítő fokozattal összekapcsoló szintbeállitó alkotja, a differenciálerősítő fokozatok aktiv eszközeinek közösített elektródái áramgenerátoron keresztül első tápfeszültség pontra csatlakoznak, kimeneti elektródáikhoz munkaellenállások és szintcsökkentő diódák vannak hozzárendelve, a munkaellenállások közösített első végződései közvetlenül ' vagy további elemek beiktatásával második tápfeszültség pontra van kötve, a munkaellenállások második végződései pedig - amelyek egyben a differenciálerősítő fokozatok kimeneti pontjait is alkotják - a szintcsökkentő diódák első elektródáival vannak összekapcsolva. A nagysebességű impulzustechnikai áramkörökben alkalmazott komparátorok kai szemben támasztott legfontosabb követelmények a nagy bemeneti impedancia, nagy feszültségtartomány feldolgozási képesség és a kis késleltetési idő. A nagy bemeneti impedanciát és a nagy feszültségtartomány feldolgozási képességet kielégítik ugyan az ismert, FET bemenetű komparátorok, azonban ezen megoldásoknak nagy a késleltetési idejük. Ennek oka a FET kis meredekségében és a FET által előállított áramváltozás nem optimális felhasználásában rejlik. Ezen áramkörök késleltetési ideje 25 nBec. (pl. az EH Research Laboratory EH 400 típusú komparátora). Ismeretesek olyan áramkörök is, amelyek szintcsökkentő diódákat alkalmaznak a kimeneti feszültségváltozás korlátozására. Ilyen áramkörök, pl. az Advanced Micro Devices cég AM 685 típusjelű áramköre és a 100 k sorozatú ECL áramkörök. Az áramkörök legnagyobb hátránya, hogy nagy túlvezérléseknél a feszültségváltozás egy dióda nyitófeszültségének (0,4-0,6 V) megfelelő értéknél kisebb nem lehet, ezáltal nem használható ki teljes mértékben a nagy hatérfrekvenciájú félvezetőkben rejlő előny, Így a késleltetési idő a jobb minőségű tranzisztorok alkalmazása esetén sem csökkenthető jelentős mértékben. A 174 002 lajstromszámú HU szabadalmi leírás szerinti kapcsolási elrendezés is diódákat alkalmaz a szintkorlátozásra. Ezzel a megoldással nemcsak a következő fokozat bemeneti feszültségtartománya csökkenthető, hanem egyúttal az aktív eszköz határfrekvenciája és a fokozat határfrekvenciája között a lehető legkisebb eltérés hozható létre. A megoldás hátránya azonban, hogy a korlátozott feszültségszint legkisebb értéke ennél a megoldásnál sem lehet egy dióda nyitófeszültségnél kisebb, így a kimeneti áram zérusától a differenciálerősítő áramgenerátorának áramértékéig változhat. Kedvezőtlen továbbá, hogy igen nagy hatérfrekvenciájú aktív eszközök használatakor az el nem hanyagolható szórt kapacitások miatt nem használhatók ki eléggé az aktív eszközben rejlő lehetőségek. Hátrányos, hogy a fokozatok munkaellenállását a határoló diódák képezik, ezért a fokozatok feszültségerösitése kicsi. A fenti kapcsolási elrendezéssel elérhető késleltetési idő 10 nsec nagyságrendű. A találmány célja olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely az ismert megoldások előnyeinek megtartása mellett (nagy bemeneti impedancia, nagy bemeneti szinttartomány feldolgozásának lehetősége) a lehető legkisebb késleltetési idővel rendelkezik, és igy lehetővé teszi az igen nagy határfrekvenciájú félvezetőkben rejlő előnyök teljes mértékű kihasználását anélkül, hogy a feszültségerősítés lényegesen csökkennék. A célkitűzéshez tartozik az is, hogy a kapcsolási elrendezés szerinti áramkör korszerű hibrid vagy monolit technológiával gazdaságosan gyártható legyen. A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy a célkitűzésnek megfelelő kapcsolási elrendezést hozhatunk létre, ha a differenciálerősítő fokozatok kimeneti feszültségváltozásót nagy túlvezérelés esetén is tetszőleges kicsiny értéken tudjuk tartani oly módon, hogy a szintcsökkentő diódákkal a bemenő feszültség különbségétől függően vezérelt feszültséget kapcsolunk szembe. A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti kapcsolási elrendezés nagy szinttartomány feldolgozására alkalmas gyorsműködésű analóg komparátor létrehozására, elsősorban nagysebességű impulzustechnikai áramkörökben és mérőműszerekben való alkalmazásához - amely legalább egy differenciálerősítő fokozatot és kimeneti fokozatot tartalmaz, a differenciálerősítő fokozat aktív eszközei előnyösen térvezérlésű tranzisztorok, a kimeneti fokozatot célszerűen impedancia illesztő, és az impedancia illesztőt az utolsó differenciálerősítő fokozattal összekapcsoló szintbeállító alkotja, a differenciálerősítő fokozatok aktív eszközeinek közösített elektródái áramgenerátoron keresztül első tápfeszültség pontra csatlakoznak, kimeneti elektródáikhoz munkaellenállások és szintcsökkentő diódák vannak hozzárendelve, a munkaellenállások közösített első végződései közvetlenül vagy további elemek beiktatásával második tápfeszültség pontra vannak kötve, a munkaellenállások második végződései, amelyek egyben a differenciálerősítő fokozatok kimeneti pontjait is alkot5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
