Устройство для сравнения аналоговых напряжений

Устройство для сравнения аналоговых напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистммеских

Республик

И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (11) 603948

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВХ (611Дополнительное к авт. свид-ау(22) Заявлено28.05.76 (21) 2368547/24 с присоединением заявки №(23) Приооитет— (43) Оиубликовано25.04.78.Бюллетень №15 (45) Дата опубликования описания 10.0 1. fQ

2 (5!) М. Кл.

С 05 В 1/01

Гооудаоотоеннмй комнтет

Совета Мнннстров СССР по делам изоооетеннй и откоытнй (53) УДК

621.396 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Дахнович и М. К. Ковалева (71) Заявитель Ленинградский электротехнический институт и>д. В. И. Ульинова (Ленина) (54) уСТРОАСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области автоматики и информационно-измерительной и вычислительной техники, а более конкретно к микроэлектронным линейно-дискретным устройствам для аналого-цифровой аппаратуры.

Известны линейно-дискретные электронные устройства, построенные на базе компаратора, осуществляющего по входу сравнение двух аналоговых сигналов с выдачей результата сравнения на выход в виде логического «0» или «1», и реализованные на одном кристалле (1). Такие компараторы обладают высокими характеристиками, малыми габаритами, однако все они реализованы традиционными методами транзисторной логики и содержат большое число транзисторов, диодов и пассивных элементов, к которым предъявляется довольно высокие требования в отношении идентичности их характеристик в широком температурном интервале.

Более перспективными по сравнению с интегральными схемами являются устройства функциональной микроэлектроники, в которых для реализации различных функций используются многомерные волновые процессы, в частности движение пакетов носителей заряда в объеме полупроводника (2). 25

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее. полупроводниковую пластину с двум я параллельными омическими контактами. между которыми расположены два эмиттера и два коллектора (3).

Инжектируемые эмиттерами в базовую пластину пакеты носителей заряда дрейфуют в сторону коллекторов под действием электрического поля между омическими контактами, создаваемого источником питания.

Известное устройство обладает недостаточной стабильностью характеристик.

Цель изобретения — повышение стабильности.

Для достижения этой цели в устройство введены элемент И и дополнительный омический контакт, расположенный между основными омическими контактами параллельно им, эмиттеры размещены параллельно между дополнительным и основными омическими контактами, первый коллектор расположен параллельно эмиттерам, а второй — под углом к ним, причем одни выводы коллекторов равноудалены от соответствующих эмиттеров, а другие выводы подключены к элементу И.

На фиг. 1 представлена конструкция предложенного устройства для сравнения аналого603948

3 вых напряжений; на фиг. 2 — разрез А — -А на фиг. 1; на фиг. 3 — эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство представляет собой прямоугольную базовую пластину 1, выполненную из полупроводникового материала любого типа проводимости. По краям пластины расположены омические контакты 2 и 3. Посередине пластины и параллельно омическим контактам расположен третий омический контакт 4. По обе стороны от этого контакта размещаются параллельно ему два эмиттера 5 и 6, представляющие собой электронно-дырочные переходы. Между эмиттером 5 и омическим контактом 2 расположен коллектор 7, представляющий собой узкий сильно вытянутый электронно- дырочный переход. Этот коллектор располагается параллельно эмиттеру и удален от него на некоторое расстояние 1. Между эмиттером 6 и омическим контактом 3 расположен под углом второй коллектор 8 той же конструкции, причем один конец коллектора 8 удален от эмиттера 6 на то же расстояние 1. Конкретное значение уг..а ч между коллектором 8 и эмиттером 6 зависит от желаемой логики функционирования устройства. Выводы коллекторов 7 и 8 соединены с входами элемента И 9. Омический контакт 4 присоединен к шине нулевого потенциала. Эмиттеры 5 и 6 соединены с выходом генератора 10 коротких импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение U,„ïîäàåòñÿ на контакт 2, а на контакт 3 подается опорное напряжение U, При поступлении с выхода генератора 10 короткого прямоугольного импульса нужной полярности (см. фиг. 2а) каждый из эмиттеров 5 и 6 инжектирует в базовую пластину 1 пакет носителей заряда. Пакет, инжектированный эмиттером 5, дрейфует в сторону коллектора 7 под действием тянущего электрического поля, создаваемого входным напряжением U«. По прошествии времени

1 L

М udge пакет носителей заряда доходит до коллектора 7 и на выходе коллектора появляется импульс напряжения (см. кривую 1 на фиг. б).

Здесь p — подвижность носителей заряда.

Пакет носителей заряда, инжектированный эмиттсром 6, дрейфует в сторону коллектора 8 под действием электрического тянущего поля, создаваемого опорным напряжением U„„. Эпюра напряжения на выходе коллектора 8 зави сит от угла наклона Р коллектора.

Для примера берут случай V (O В этом случае обеспечивается минимальная задержка переднего фронта выходного импульса коллектора 8, тогда как задний фронт задержан на время 1 L о ц. (см. фиг. 3 в).

Импульсысколлекторов 7 и 8 подаются па элемент И 9. Если U„> U., то т<.т, и на выходе элемента И 9 появляется импульс (cvi. фиг. 3 г)

Если 1),„(1),„то r) Г,. (см. фиг, 3 о. кривую 11), и на выходе элемента И и inóëüñ n( появляется.

Д

Легко показать, что для случая Р=О импульс на выходе элемента И 9 появляется только при равенстве Ь,„и U,, Для случая F) O импульс на выходе появляется только при U<„(U,„.

Введение третьего омического контакта, элемента И и изменение взаимного расположения электродов позволяет реализовать в предложенном устройстве функции, которые не могут быть реализованы известным устройством.

По сравнению же с известными сравнивающими устройствами на интегральных схемах предлагаемос устройство обладает всеми достоинствами, присущими устройствам функциональной микроэлектроники: простотой конструкции, технологичностью, высокой надежностью. Кроме того, температурная зависимость характеристик полупроводникового материала не играет в предложенном устройстве существенной роли, так как температура может менять только абсолютные значения задержек т и т„но не взаимное соотношение между ни20 ми. Действительно, подставляя в неравенство

z (т, выражения для т и г„получают

С с т. е. неравенство с =.zz будет выполняться для

Ц,)1)о при любой зависимости подвижности

/и от те и пера туры.

Для изготовления предложенного устройства достаточно одной диффузии, в то время как для изготовления существующих компараторов на монолитных интегральных схемах требуется по меньшей мере четыре — пять диффузий, причем к проведению этой единственной диффузии предьявляются значительно менее жесткие требования.

Формула изобретения

Устройство для сравнения аналоговых напряжений, содержащее полупроводниковую

40 пластину.с двумя параллельными омическими контактами, между которыми расположены два эмиттера и два коллектора, отличаюи1ееся тем, что, с целью повышения стабильности, в устройство введены элемент И и дополнительный

4 омический контакт, расположенный между основными омическими контактами параллельно им, эмиттеры размещены параллельно между дополнительным и основными омическими контактами, первый коллектор расположен параллельно эмиттерам, а второй» вЂ” под углом к ним, причем одни выводы коллекторов равноудалены от соответствуюгцих эмиттеров, а другие выводы подключены к элементу И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шилов В. Л. Линейные интегральные схемы. М., «Сов. радио», 1974, с. 181 — )91.

2. Васенков А. А., Борисов Б. С., Лавригцев F. П. Промышленная электроника 1973, Л" 6, с.9. 3. Авторское свидетельство СССР ¹ 466831, 60 М кл. G 06 К 15/20, 1973.

603948

A-A

Par. 2 а) ЦНИИ ЧИ Государственного комите1а Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раугпская наб., д. 4/5

Филиал ПГ1П «Патент». г, Ужгород, ул. 11роектная, 4

Реда кто р 1 . Ки селе в а

Заказ 2085/38

Составитель С. Белан

Техрсд О. Луговая Корректор H. Тупица

Тираж 1033 Подписное