Коммутатор оптоэлектронный высокочастотных сигналов
Описан коммутатор оптоэлектронный высокочастотных сигналов, обладающий низкой выходной емкостью в закрытом состоянии и предназначенный для коммутации высокочастотных сигналов. Снижение выходной емкости обеспечивается за счет введения дополнительной цепи отрицательного смещения стоков выходных МОП-транзисторов, которая выполнена на фотовольтаическом генераторе, управляемом светодиодом. Для исключения протекания тока через фотовольтаический генератор последовательно с ним включен высокоомный резистор. Используя однокристальный фотовольтаический генератор на 25 фотодиодах можно получить напряжение отрицательного смещения величиной 10 B, что позволит снизить выходную емкость МОП-транзисторов до 2 раз и соответственно в 2 раза поднять предельную частоту коммутируемого сигнала.
Полезная модель относится к электронной технике и может быть использована для передачи информации или коммутации электрических цепей в электронной аппаратуре.
Известен коммутатор оптоэлектронный, состоящий из светодиода, оптически связанного с ним фотовольтаического фотоприемника, соединенного с МОП-транзисторами (United States Patent 4665316). Недостатком данного коммутатора оптоэлектронного является высокая выходная емкость в закрытом состоянии которая ограничивает частоту коммутируемого сигнала.
Цель настоящей полезной модели - увеличение частоты коммутируемого сигнала.
Указанная цель достигается тем, что в коммутатор оптоэлектронный, состоящий из светодиода, оптически связанного с ним фотовольтаического фотоприемника, соединенного с МОП-транзисторами вводится цепь отрицательного смещения, состоящая из светодиода, оптически связанного с ним фотовольтаического генератора, положительный электрод которого выведен для соединения с общей шиной, а отрицательный электрод соединен с одним выводом резистора, другой вывод которого соединен с общей точкой соединения истоков вышеописанных МОП-транзисторов.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является уменьшение емкости МОП-транзисторов в закрытом состоянии, что, в свою очередь, приводит к увеличению частоты коммутируемого сигнала..
Конструкция поясняется Фиг.1, на которой изображен - коммутатор оптоэлектронный высокочастотных сигналов, состоящий из светодиода 1, фотоприемника 2, МОП-транзисторов 3 и 4, светодиода 5, фотовольтаического фотоприемника 6, резистора 7.
На Фиг.2 изображен коммутатор оптоэлектронный высокочастотных сигналов в схеме включения, где ко входу коммутатора подключена схема управления, а к выходу подключены коммутируемые цепи вместе с источником сигнала.
Коммутатор оптоэлектронный высокочастотных сигналов работает следующим образом. В отсутствии тока через светодиод 1 на выходе фотоприемника 2 так же отсутствует сигнал, при этом МОП-транзисторы 3 и 4 находятся в закрытом состоянии. Через светодиод 5 в это время протекает ток, что вызывает генерацию света, который попадая на фотогальванический приемник 6 генерирует в последнем напряжение. Отрицательный потенциал с выхода фотогальванического приемника 6 через резистор 7 оказывается приложенным к общей точке соединения истоков транзисторов 3 и 4, положительный потенциал приложен к земляной шине. Переходы сток-исток МОП-транзисторов 3 и 4 оказываются под обратным смещением, величина которого в определяется выражением:
Uобр=Uф-Uсигн,
где Uф - напряжение, генерируемое фотовольтаическим приемником,
Uсигн - напряжение сигнала в схеме, которое может изменяться от величины напряжения питания до нуля.
Известно, что величина барьерной емкости p-n-перехода зависит от величины обратного напряжения приложенного к нему. Эта зависимость иллюстрируется Фиг.3. Можно видеть, что чем больше величина обратного напряжения, тем меньше барьерная емкость p-n-перехода. Таким образом, наличие источника обратного смещения, образованного фотогальваническим приемником, снижает емкость переходов сток-исток МОП-транзисторов.
Известно, что важнейшим параметром коммутаторов оптоэлектронных является максимальная частота коммутируемого сигнала, которая определяется емкостью перехода. сток-исток МОП-транзисторов в закрытом состоянии. При приложении ко входу закрытого коммутатора оптоэлектронного сигнала высокой частоты через емкость перехода сток-исток на выход может просачиваться некоторая часть входного сигнала, что для многих применений нежелательно. Таким образом снижение емкости перехода сток-исток позволяет увеличить частотный диапазон коммутируемых сигналов.. Используя однокристальный фотовольтаический генератор на 25 фотодиодах можно получить напряжение отрицательного смещения величиной 10 В, что позволит снизить выходную емкость МОП-транзисторов до 2 раз и соответственно в 2 раза поднять предельную частоту коммутируемого сигнала.
При подаче управляющего сигнала на светодиод 1 фотоприемник 2 генерирует напряжение, приводящее к открыванию МОП-транзисторов 3 и 4. Сигнал со входа коммутатора через открытые МОП-транзисторы 3 и 4 передается на выход. Резистор 7 препятствует прохождению сигнала через фотогальванический приемник, который находится в состоянии генерации напряжения. Величина резистора 7 выбирается из сочетания двух условий:
- ток через резистор 7 не должен превышать значения, устанавливаемого потребителем, когда коммутатор находится во включенном состоянии.
- величина резистора 7 должна быть меньше, чем емкостное сопротивление каналов МОП-транзисторов 3 и 4 в закрытом состоянии на максимальной частоте коммутируемого сигнала. При этом условии будет обеспечено устойчивое отрицательное смещение истоков МОП-транзисторов 3 и 4.
Коммутатор оптоэлектронный высокочастотных сигналов, характеризирующийся тем, что содержит светодиод, оптически связанный с ним фотовольтаический фотоприемник, соединенный с МОП-транзисторами, цепь отрицательного смещения, состоящую из светодиода, оптически связанного с ним фотовольтаического генератора, положительный электрод которого выведен для соединения с общей шиной, а отрицательный электрод соединен с одним выводом резистора, другой вывод которого соединен с общей точкой соединения истоков вышеописанных МОП-транзисторов.
