Статический многоустойчивый элемент
Иллюстрации
Реферат
290423
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,Союз Советсенх
Социалистических
Республнн
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 20.Х.1969 (№ 1368265, 18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
МПК Н 03k 3 29
Н 03k 29/00
Комитет по делам нзобретеннй и открытнй прн Совете Министров
СССР
УДК 681.327.67(088.8) Опубликовано 22.XII.1970. Бюллетень № 2 за 1971
Дата опубликования описания 15.II.1971 рд
Г. Д. Каплан, А. А. Молчанов, Л. С. Ситников и Л. Л. Утян в.
Авторы изобретения
Заявитель
СТАТИЧЕСКИЙ МНОГОУСТОЙЧИВЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в устройствах цифровой, измерительной и вычислительной техники в качестве запоминающего, логического или счетного элемента.
Известны многоустойчивые элементы, содержащие нелинейный четырехполюсник, усилитель .и пиковый детектор.
Предложенное устройство отличается от известных тем, что четырехполюсник содержит делитель переменного напряжения, в одно плечо которого включены параллельно соединенные конденсаторы с электрически смещенными нелинейными емкостями на основе структур металл — диэлектрик — полупроводник со ступенчатой вольт-фарадной характеристикой.
Эти отличия новы .и полезны, так как лоз воляют повысить стабильность и воспроизводимость признака устойчивого состояния.
На фиг. 1 представлена схема многоустойчивого элемента; на фиг. 2 — зависимость нелинейной емкости от управляющего напряжеHèÿ; на фиг. 3 — амплитудные характеристики, Нел и нейный четырехполюсник со ступенчатой амплитудной характеристикой U» =f (U,) представляет собой управляемый делитель переменного напряжения. Улравление коэффициентом деления происходит по ступенчатому закону за счет того, что одно из плеч делителя представляет собой пара тлельное соединение смещенных постоянными напряжениями нелинейных емкостей, созданных на основе МОП-структур (металл — диэлектрик— полупроводник). Стабильность и воспропзводимость признака состояния обусловлена характером изменения вольт-фарадной зависимости таких структур.
10 Очевидно, что аналогичный результат получится, если вместо, параллельного соединения емкостей использовать одну,нелинейную емкость с эквивалентной характеристикой.
Предлагаемый вариант устройства (см.
15 фиг. 1) состоит из делителя переменного напряжения, образованного линейной емкостью
С и цепочками, состоящими из нелинейных емкостей Сь Сз, ... C» 1, C„, п источников
Е„Е,, ...., Е >, Е„, постоянного напряже20 ния смещения. В точке а на делитель подается напряжение от стабильного источника переменного напряжения. Усилитель 1 предназначен для усиления переменного напряжения Б выделившегося на емкостях Сь Сз, ...., С„ i
25 С„. Пиковый детектор 2 вырабатывает постоянное напряжение U/, пропорциональное амплитуде переменного выходного сигнала усилителя Уу,. Выход детектора замтснут обратной связью на сопротивление Р, которое сов30 местно с емкостями С, Ст, С2, ..., С» i, С„
29042З
15
Ve=4(Uc-) 20
50 обеспечивает разделение переменного напряжения и медленно меняющегося напряжения
U, обратной связи. Кривая 3 (см. фиг, 2) изображает типичную С вЂ” U-хара ктеристику
МОП-структуры, кривая 4 является С вЂ” U-характеристикой .параллельного соединения цепочек. Кривая 5 (ом. фиг. 3) .представляет собой амплитудную характеристику четырехполюснпка, образованного сопротивлением К и емкостями С, C>, C>, C3, ..., C» кривая б— линия обратной связи, описываемой уравнением
Точка 6 является входом четырехполюсни,ка, точка С вЂ” вго выходом. Наличие источника напряжения смещения в цепочке С», Е, приводит к смещению С вЂ” U-характеристики данной цепоки вдоль оси напряжений. Если напряжения соседних с источником Е» источников E» i, Е»+1 отличаются на величину, большую напряжения, в,пределах которого происход ит изменение емкости С» от максималь,ного до минимального значения (по кривой 8), то С вЂ” U-характеристика .параллельного соединения таких цепочек будет иметь ступенчатый характер (кривая 4). Общая С вЂ” Uхарактеристика может быть смещена вдоль оси напряжений изменением напряжения всех источников смещения на одинаковую величину. Для определенности окончательная
С вЂ” U-характеристика параллельного соеди1нения цепочек С», Е», изображенная кривой 4, смещена так, как показа но на фиг. 2.
Емкостный делитель обеспечивает преобразование ступенчатой С вЂ” U-зависимости в стуяенчатую амплитудную характеристику четырехполюсни ка. С увеличением отрицательного напряжения в точке b уменьшается емкость параллельного соединения С», Е» — цепочек, увеличивается их емкостное сопротивление, возрастает амплитуда переменного напряжения в точке С, т. е. на выходе четырехполюсника.
Описанная зависимость представляет собой амплитудную характеристику четырехполюсника V, =t> (U,=). Число ступенек определяется числом цепочек C, E». Число цепочек ограничено пробивными напряжениями нелинейных емкостей С, Cq, ..., С„, Для образования многоустойчпвого элемента выход четырехцолюсника замыкается обратной связью на его вход. Уравнение обрат ной связи U,= =/(У ) определяется амплитудными характеристиками усилителя 1 и детектора 2, которые можно подобрать так, чтобы линия б, изображающая его графически, пересеклась с кривой 5. Точки пересечения характеристик U, = 1(U, ) и U, = f,(U является координатами состояний равновесия, причем устойчивые состояния равновесия чередуются пе устойчивыми.
Признаком устойчивого состояния, в котором находится многоустойчивый элемент, может слу кить величина переменного напряжения на входе или выходе усилителя.
Стабильность и,воспроизводимость такого признака целиком определяется стабильностью и воспроизводимостью величины емкости
МОП-структуры на горизонтальных участ»ках кривой 3 (см. фиг. 2). Во-первых, нестабильность напряжения, вызванная, например, нестабильностью детектора в точке В не приведет к нестабильности признака состояния, так как емкость МОП-структуры не зависит от напряжения на горизонтальном участке ,вольт-фарадной характеристики. Во-вторых, основные факторы, определяющие емкость
МОП-структуры на горизонтальных участках: площадь металлического электрода, толщина изолятора, удельное сопротивление полупроводника, — весьма стабильны и воспроизводимы.
Предмет изобретения
Статический многоустойчивый элемент, содержащий нелинейный четырехполюсник, усилитель и пиковый детектор, отли»аюи»ийся тем, что, с целью повышения стабильности и воспроизводимости признака устойчивого состояния,,нелинейный четырехполюсник содержит делитель .переменного напряжения, в одно плечо которого включены параллельно соеди ненные конденсаторы с электрически смещенными нелинейными емкостями на основе структур металл — диэлектрик — полупроводник со ступенчатой вольт-фарадной характеристикой.
Составитель А. Д. Федорова
Редактор Е. В. Семанова Техред А. А. Камышникова Корректор Л. Б. Бадылама
Изд. № 136 Заказ 244/15 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений v открытий при Совете Министров СССР
Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2