Буферний елемент

Корисна модель відноситься до імпульсної техніки і може бути використана в аналогово-цифрових перетворювачах і цифрових вимірювальних приладах. Відомо буферний елемент [Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналого-цифровые преобразователи /Под ред. Г.Д. Бахтиарова. -М: Советское радио, 1980. -280с. ил. Рис.6.28 на стр.150], який містить перший біполярний n-p-n транзистор та другий біполярний p-n-p транзистор. Базу першого біполярного n-p-n транзистора з’єднано з його колектором. Базу другого біполярного p-n-p транзистора з’єднано з його колектором. Емітери першого n-p-n та p-n-p другого біполярних транзисторів з’єднано з базами третього n-p-n та четвертого p-n-p біполярних транзисторів відповідно. Колектори першого n-p-n та другого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з шинами додатного та від’ємного потенціалу відповідно через перше та друге джерела струмів відповідно. Емітери першого n-p-n та другого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з емітерами шостого p-n-p та п’ятого n-p-n біполярних транзисторів відповідно. Колектори першого n-p-n та другого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з базами сьомого n-p-n та восьмого p-n-p біполярних транзисторів відповідно. Бази n-p-n п’ятого та шостого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з вхідною шиною. Колектори п’ятого n-p-n та шостого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з емітерами сьомого n-p-n та восьмого p-n-p біполярних транзисторів відповідно. Колектори сьомого n-p-n та восьмого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з шинами додатного та від’ємного потенціалу відповідно. Колектори третього n-p-n та четвертого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з емітерами сьомого np-n та восьмого р-n-р біполярних транзисторів відповідно. Емітери третього n-p-n та четвертого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з вихідною шиною. Недоліками пристрою є низький вхідний опір та низька навантажувальна здатність. За найближчим аналогом обрано буферний елемент, який містить перше та друге джерела струмів, два польові транзистори р-типу та два польові транзистори n-типу, шини додатного та від’ємного потенціалу, шістнадцять біполярних транзисторів, причому вхідн у шин у з’єднано з затворами першого р-типу та другого nтипу польових транзисторів, а витоки першого р-типу та другого n-типу польових транзисторів з’єднано з емітерами четвертого p-n-p та третього n-p-n біполярних транзисторів відповідно, а їх стоки з’єднано з базами третього n-p-n та четвертого p-n-p біполярних транзисторів відповідно, бази третього n-p-n та четвертого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з емітерами першого n-p-n та другого p-n-p біполярних транзисторів відповідно, колектори третього n-p-n та четвертого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з шинами додатного та від’ємного потенціалу відповідно, бази та колектори першого n-p-n та другого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано відповідно через перше та друге джерело струму з шинами додатного та від’ємного потенціалу відповідно, бази третього n-p-n та четвертого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з базами дев’ятого n-p-n та десятого p-n-p біполярних транзисторів відповідно, колектори дев’ятого n-p-n та десятого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з колекторами дванадцятого p-n-p та одинадцятого n-p-n біполярних транзисторів відповідно, емітери дев’ятого np-n та десятого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з витоками третього р-типу та четвертого n-типу польових транзисторів відповідно, емітери одинадцятого n-p-n та дванадцятого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з шинами від’ємного та додатного потенціалу відповідно, а їх бази з’єднано з базами і колекторами сьомого n-p-n та восьмого p-n-p біполярних транзисторів відповідно, емітери сьомого n-p-n і восьмого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з шинами від’ємного та додатного потенціалу відповідно, колектори сьомого n-p-n і восьмого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з колекторами шостого p-n-p і п’ятого n-p-n біполярних транзисторів відповідно, колектори п’ятого n-p-n і шостого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано між собою, бази п’ятого n-p-n та шостого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з базами і колекторами тринадцятого n-p-n та чотирнадцятого p-n-p біполярних транзисторів відповідно, стоки і затвори третього р-типу і четвертого n-типу польових транзисторів з’єднано з вихідною шиною, емітери тринадцятого n-p-n та чотирнадцятого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з вихідною шиною, а їх колектори з’єднано з колекторами шістнадцятого p-n-p та п’ятнадцятого n-p-n біполярних транзисторів відповідно, бази п’ятнадцятого n-p-n та шістнадцятого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з колекторами одинадцятого n-p-n та дванадцятого p-n-p біполярних транзисторів відповідно, а їх емітери з’єднано з шинами від’ємного та додатного потенціалу відповідно. Основним недоліком найближчого аналога є низька навантажувальна здатність. В основу корисної моделі поставлено задачу створення буферного елементу, в якому за рахунок введення нових елементів та зв’язків між ними підвищується навантажувальна здатність, з’являється можливість поширення галузі використання приладу, що приводить до економії шляхом використання приладу в різноманітних пристроях імпульсної та обчислювальної техніки, автоматики тощо. Поставлена задача досягається тим, що в буферний елемент, який містить перше та друге джерела струмів, два польові транзистори р-типу та два польові транзистори n-типу, шини додатного та від’ємного потенціалу, вісім біполярних n-p-n та вісім біполярних p-n-p транзисторів, причому вхідну шину з’єднано з затворами першого р-типу та другого n-типу польових транзисторів, а витоки першого p-типу та другого n-типу польових транзисторів з’єднано з емітерами четвертого p-n-p та третього n-p-n біполярних транзисторів відповідно, а їх стоки з’єднано з базами третього n-р-n та четвертого p-n-р біполярних транзисторів відповідно, бази третього n-p-n та четвертого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано з емітерами першого n-p-n та другого p-n-р біполярних транзисторів відповідно, колектори третього n-p-n та четвертого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано з шинами додатного та від’ємного потенціалу відповідно, бази та колектори першого n-p-n та другого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано відповідно через перше та друге джерело струму з шинами додатного та від’ємного потенціалу відповідно, бази третього n-p-n та четвертого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано з базами дев’ятого n-p-n та десятого p-n-р біполярних транзисторів відповідно, колектори дев’ятого n-p-n та десятого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з колекторами дванадцятого p-n-р та одинадцятого n-p-n біполярних транзисторів відповідно, емітери дев’ятого n-p-n та десятого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано з витоками третього р-типу та четвертого n-типу польових транзисторів відповідно, емітери одинадцятого n-p-n та дванадцятого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано з шинами від’ємного та додатного потенціалу відповідно, а їх бази з’єднано з базами і колекторами сьомого n-p-n та восьмого p-n-p біполярних транзисторів відповідно, емітери сьомого n-p-n і восьмого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано з шинами від’ємного та додатного потенціалу відповідно, колектори сьомого n-p-n і восьмого p-n-p біполярних транзисторів з’єднано з колекторами шостого p-n-р і п’ятого n-p-n біполярних транзисторів відповідно, колектори п’ятого n-p-n і шостого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано між собою, бази п’ятого n-p-n та шостого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано з базами і колекторами тринадцятого n-p-n та чотирнадцятого p-n-р біполярних транзисторів відповідно, стоки і затвори третього р-типу і четвертого n-типу польових транзисторів з’єднано з вихідною шиною, колектори тринадцятого n-p-n та чотирнадцятого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано з колекторами шістнадцятого p-n-р та п’ятнадцятого n-p-n біполярних транзисторів відповідно, бази п’ятнадцятого n-p-n та шістнадцятого p-n-р біполярних транзисторів з’єднано з колекторами одинадцятого n-p-n та дванадцятого p-n-p біполярних транзисторів відповідно, а їх емітери з’єднано з шинами від’ємного та додатного потенціалу відповідно, біполярні транзистори сімнадцять n-pn та вісімнадцять p-n-p, які з’єднані відповідно базами з базами тринадцятого n-p-n та чотирнадцятого p-n-p транзисторів, а колектори відповідно підключені до додатної та від’ємної шин живлення, емітери біполярних транзисторів сімнадцять n-p-n та вісімнадцять p-n-p підключено до вихідної шини, емітери тринадцятого n-p-n та чотирнадцятого p-n-p біполярних транзисторів об’єднано. На кресленні представлено принципову схему буферного елемента. Вхідну шину 1 з’єднано з затворами першого р-типу 5 та другого n-типу 6 польових транзисторів. Витоки першого р-типу 5 та другого n-типу 6 польових транзисторів з’єднано з емітерами четвертого p-n-p 14 та третього n-p-n 13 біполярних транзисторів відповідно, а їх стоки з’єднано з базами третього n-p-n 13 та четвертого p-n-p 14 біполярних транзисторів відповідно. Бази третього n-p-n 13 та четвертого p-n-p 14 біполярних транзисторів з’єднано з емітерами першого n-p-n 11 та другого p-n-p 12 біполярних транзисторів відповідно. Колектори третього n-p-n 13 та четвертого p-n-p 14 біполярних транзисторів з’єднано з шинами додатного 3 та від’ємного 4 потенціалу відповідно. Бази та колектори першого n-p-n 11 та другого p-n-p 12 біполярних транзисторів з’єднано відповідно через перше 9 та друге 10 джерело струму з шинами додатного 3 та від’ємного 4 потенціалу відповідно. Бази третього n-p-n 13 та четвертого p-n-p 14 біполярних транзисторів з’єднано з базами дев’ятого np-n 19 та десятого p-n-p 20 біполярних транзисторів відповідно. Колектори дев’ятого n-p-n 19 та десятого p-n-p 20 біполярних транзисторів з’єднано з колекторами дванадцятого p-n-p 22 та одинадцятого n-p-n 21 біполярних транзисторів відповідно. Емітери дев’ятого n-p-n 19 та десятого p-n-p 20 біполярних транзисторів з’єднано з витоками третього р-типу 7 та четвертого n-типу 8 польових транзисторів відповідно. Емітери одинадцятого n-p-n 21 та дванадцятого p-n-p 22 біполярних транзисторів з’єднано з шинами від’ємного 4 та додатного З потенціалу відповідно, а їх бази з’єднано з базами і колекторами сьомого n-p-n 18 та восьмого p-n-p 17 біполярних транзисторів відповідно. Емітери сьомого n-p-n 18 і восьмого p-n-p 17 біполярних транзисторів з’єднано з шинами від’ємного 4 та додатного 3 потенціалу відповідно. Колектори сьомого n-p-n 18 і восьмого p-n-p 17 біполярних транзисторів з’єднано з колекторами шостого p-n-p 16 і п’ятого n-p-n 15 біполярних транзисторів відповідно. Емітери біполярних транзисторів п’ятого n-p-n 15 і шостого p-n-p 16 з’єднано. Бази п’ятого n-p-n 15 та шостого p-np 16 біполярних транзисторів відповідно, з’єднано з базами і колекторами тринадцятого n-p-n 23 та чотирнадцятого p-n-p 24 біполярних транзисторів відповідно. Стоки і затвори третього р-типу 7 і четвертого n-типу 8 польових транзисторів з’єднано з вихідною шиною 2. Емітери тринадцятого n-p-n 23 та чотирнадцятого p-n-p 24 біполярних транзисторів з’єднано, а їх колектори з’єднано з колекторами шістнадцятого p-n-p 26 та п’ятнадцятого n-p-n біполярних транзисторів 25 відповідно. Бази п’ятнадцятого n-p-n 25 та шістнадцятого p-n-p 26 біполярних транзисторів з’єднано з колекторами одинадцятого n-p-n 21 та дванадцятого p-n-p 22 біполярних транзисторів відповідно, а їх емітери з’єднано з шинами від’ємного 4 та додатного З потенціалу відповідно. Емітери біполярних транзисторів сімнадцять n-p-n 27 та вісімнадцять p-n-p 28 підключено до вихідної шини 2, колектори цих біполярних транзисторів відповідно підключено до шин живлення з додатнім 3 та від’ємним потенціалом 4, а бази відповідно підключено до баз тринадцятого n-p-n 23 та чотирнадцятого p-n-p 24 біполярних транзисторів. Пристрій працює таким чином. На шину додатного потенціалу 3 подається додатна напруга живлення, на шину від’ємного потенціалу 4 подається від’ємна напруга живлення. Джерела струмів 9 і 10 забезпечують необхідний режим роботи схеми по постійному стр уму. Якщо напруга на вхідній шині 1 збільшується, то потенціали витоків польових транзисторів 5 і 6, р-типу та nтипу відповідно, збільшуються. Потенціали колектор-база біполярних транзисторів 11 і 12, n-p-n та p-n-p також збільшуються, потенціали емітерів біполярних транзисторів 19 і 20, n-p-n та p-n-p відповідно, збільшуються, а також збільшуються і потенціали стоків транзисторів 7 і 8, р-типу та n-типу відповідно. При цьому потенціал вихідної шини 2 збільшується. Якщо напруга на вихідній шині 2 збільшується, то струм з вихідної шини 2 починає витікати. Біполярний транзистор n-p-n 19 привідкривається, а транзистор p-n-p 20 призакривається. Різницевий колекторний струм, що виникає, на колекторах біполярних транзисторів 22 і 19, p-n-p та n-p-n відповідно, привідкриває біполярний транзистор p-n-p 26, а різницевий колекторний струм, що виникає, на колекторах біполярних транзисторів 20 і 21, p-n-p та n-p-n відповідно, призакриває біполярний транзистор n-p-n 25. Колекторний струм біполярного транзистора p-n-p 26 збільшується, а біполярного транзистора n-p-n 25 зменшується. Таким чином біполярні транзистори 25 і 26, n-p-n та p-n-p відповідно, формують різницевий вихідний струм, який витікає в вихідну шин у 2. Якщо напруга на вхідній шині 1 зменшується, то потенціали витоків польових транзисторів 5 і 6, р-типу та nтипу відповідно, зменшуються. Потенціали колектор-база біполярних транзисторів 11 і 12, n-p-n та p-n-p відповідно, також зменшуються. Потенціали емітерів біполярних транзисторів 19 і 20, n-p-n та p-n-p відповідно, зменшуються. Відповідно зменшуються і потенціали стоків транзисторів 7 і 8, р-типу та n-типу відповідно. При цьому потенціал вихідної шини 2 зменшуються. Якщо напруга на вихідній шині 2 зменшується, то струм з вихідної шини 2 починає втікати, біполярний транзистор n-p-n 19 призакривається, а біполярний транзистор p-n-p 20 привідкривається. При цьому різницевий колекторний струм, що виникає, на колекторах біполярних транзисторів 22 і 19, p-n-p та n-p-n відповідно, призакриває біполярний транзистор p-n-p 26, а різницевий колекторний струм, що виникає, на колекторах біполярних транзисторів 20 і 21, p-n-p та n-p-n відповідно, привідкриває біполярний транзистор n-p-n 25. Колекторний струм біполярного транзистора p-n-p 26 зменшується, а біполярного транзистора n-p-n 25 збільшується. Таким чином біполярні транзистори 25 і 26, n-p-n та p-n-p відповідно, формують різницевий вихідний струм, який втікає з вихідну шин у 2. Біполярні транзистори 13 і 14, n-p-n та p-n-p відповідно, у каскодному вмиканні стабілізують напругу стік-витік польових транзисторів 5 і 6, р-типу та n-типу відповідно. Біполярні транзистори 23 і 24, n-p-n та p-n-p відповідно, у діодному вмиканні, а також біполярні транзистори 15 і 16, n-p-n та p-n-p відповідно, далі відбивачі струму відповідно на біполярних транзисторах p-n-p 17 і 22 і відповідно на біполярних транзисторах n-p-n 18 і 21 забезпечують необхідний режим роботи по постійному струму біполярних транзисторів 25 і 26 n-p-n та p-n-p відповідно. Біполярні транзистори 27 і 28, n-p-n та p-n-p відповідно, сприяють зменшенню вихідного опору схеми чим відповідно забезпечують кращу навантажувальну здатність даної схеми. Біполярні транзистори 27 і 28, n-p-n та p-n-p відповідно, відслідковують потенціал точки об’єднання емітерів біполярних транзисторів 23 і 24, n-p-n та p-n-p відповідно, та повторюють його на виході схеми.