專利名稱：電子開關(guān)在大容性負(fù)載下實(shí)現(xiàn)納秒級速度的電路設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一-法。
背景技術(shù)：
對于一個電子系統(tǒng)，為了能夠穩(wěn)定工作，電源需要去耦電容，因此供電系統(tǒng)必然有大的容性負(fù)載。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子開關(guān)的速度已經(jīng)達(dá)到納秒級的水平。但是電子開關(guān)在電容負(fù)載情況下，由于在開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷時，電容必須有充放電過程，正是電容的充放電時間，大幅度降低了開關(guān)的速度。
為了解決電容放電對開關(guān)關(guān)斷速度的影響， 一般為電容放電設(shè)計一個放電開關(guān)，如圖1所示。這種方法對于負(fù)載電容值不大的情況是可行的，但是對于大容性負(fù)載還是不能解決問題。因?yàn)樨?fù)載電容上的電荷必須放掉，開關(guān)才能達(dá)
到關(guān)斷狀態(tài)，電容的》文電時間為t = 3RxC"其中R為K2的開啟電阻。對于電容為1 juF情況，如果想達(dá)到10ns的關(guān)斷速度，R必須小于3. 3mD。顯然，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，制備這樣開關(guān)幾乎是不可能的，如果負(fù)載電容值為lOiaF或者更大，采用這種方法是完全不能實(shí)現(xiàn)納秒級速度的。另外這種方法只能提高開關(guān)的關(guān)斷速度，不能提高開啟速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種在大容性負(fù)載電路中能夠提高電子開關(guān)開啟、關(guān)斷速度的電路設(shè)計方法。
為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是 一種電子開關(guān)在大容性負(fù)載下實(shí)現(xiàn)納秒級速度的電路設(shè)計方法，在電子開關(guān)輸出端和容性負(fù)載之間的電路中串聯(lián)開關(guān)元件，電子開關(guān)啟動時，電子開關(guān)輸出端通過開關(guān)元件與容性負(fù)載連接，電子開關(guān)關(guān)斷時，電子開關(guān)的輸出端通過開關(guān)元件與容性負(fù)載斷開，
3切斷容性負(fù)載電荷泄放回路。
所述容性負(fù)載在電子開關(guān)關(guān)斷時，與其它負(fù)載完全斷開，不通過負(fù)載放電。 所述開關(guān)元件為納秒級電子開關(guān)。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明通過電子開關(guān)關(guān)斷時切 斷負(fù)載電容放電回路、導(dǎo)通時打開充電回路的方法，使得負(fù)載電容端電壓與供 電電壓相同，改善了電子開關(guān)導(dǎo)通關(guān)斷條件，大大地提高了電子開關(guān)的開關(guān)速 度，真正實(shí)現(xiàn)了納秒級速率。


圖l是電容性負(fù)載提高開關(guān)關(guān)斷速度的通常設(shè)計電路原理； 圖2是本發(fā)明的設(shè)計原理圖； 圖3是本發(fā)明具體應(yīng)用電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述
如圖1所示，通常情況下，設(shè)計人員對于容性負(fù)載，為了提高電子開關(guān)速 度，通常采用在電子開關(guān)關(guān)斷時對負(fù)載電容a進(jìn)行放電的方法來設(shè)計電路，這 種電路在負(fù)載電容容量較大時，放電時間較長，嚴(yán)重影響了開關(guān)的關(guān)斷速度
如圖2所示，為本發(fā)明設(shè)計的大容性負(fù)載電路的原理圖，在負(fù)載電容供電 端串聯(lián)開關(guān)，該開關(guān)與電子開關(guān)同步導(dǎo)通或者關(guān)斷，使得負(fù)載電容在電子開關(guān) 導(dǎo)通供電或者關(guān)斷停止供電時，負(fù)載電容端電壓與電源電壓相同，不存在充放 電過程，大大提高電子開關(guān)的速度。圖中K1是電子開關(guān)，"是負(fù)載系統(tǒng)要求的 去耦電容，即負(fù)載電容，RL是負(fù)載電阻，K2是本發(fā)明設(shè)計的控制開關(guān)，K2與 Kl同步動作。由于設(shè)計了K2控制開關(guān)，當(dāng)電子開關(guān)K1給系統(tǒng)供電時，K2也是 處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此電源給電容G充電。 一旦電容上電壓達(dá)到電源電壓時，不 管是給系統(tǒng)供電還是斷電，電容就不再充放電了。因?yàn)楫?dāng)K1斷開時，K2也同時 斷開，電容上的電荷沒有泄漏途徑，同時也沒有與負(fù)載相連，因此負(fù)載上的電 壓不受去耦電容的影響，可以實(shí)現(xiàn)高速斷電；當(dāng)兩個開關(guān)同時導(dǎo)通時，由于電容上的電壓與電源電壓相同，電容不存在充電過程，因此負(fù)載上電壓變化過程， 也與電容無關(guān)。采用本發(fā)明的方法，無論電容值多大，都不會影響開關(guān)的速度， 即使電容值在數(shù)十微法、數(shù)百微法都能夠?qū)崿F(xiàn)納秒級的開啟和關(guān)斷速度。
圖3是本發(fā)明的一個具體應(yīng)用，圖中點(diǎn)劃線內(nèi)是由三個柵寬為15000(im的 GaAsMESFET組成的組合開關(guān)，此開關(guān)在2A下壓降小于0. 3V,圖中與負(fù)載電容 串聯(lián)的開關(guān)為SSM3K14T硅MOS管，RL為等效負(fù)載電阻。該開關(guān)在控制信號為高 電平時供電，低電平斷電。負(fù)載電容CL為100pF時，測試導(dǎo)通與關(guān)斷時間在10ns 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種電子開關(guān)在大容性負(fù)載下實(shí)現(xiàn)納秒級速度的電路設(shè)計方法，其特征在于在電子開關(guān)輸出端和容性負(fù)載之間的電路中串聯(lián)開關(guān)元件，電子開關(guān)啟動時，電子開關(guān)輸出端通過開關(guān)元件與容性負(fù)載連接，電子開關(guān)關(guān)斷時，電子開關(guān)的輸出端通過開關(guān)元件與容性負(fù)載斷開，切斷容性負(fù)載電荷泄放回路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子開關(guān)在大容性負(fù)載下實(shí)現(xiàn)納秒級速度的電路 設(shè)計方法，其特征在于所述容性負(fù)載在電子開關(guān)關(guān)斷時，與其它負(fù)載完全斷開， 不通過負(fù)載》文電。
3、 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的電子開關(guān)在大容性負(fù)載下實(shí)現(xiàn)納秒級速度的電路 設(shè)計方法，其特征在于所述開關(guān)元件為納秒級電子開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子開關(guān)在大容性負(fù)載下實(shí)現(xiàn)納秒級速度的電路設(shè)計方法，在電子開關(guān)輸出端和容性負(fù)載之間的電路中串聯(lián)開關(guān)元件，電子開關(guān)啟動時，電子開關(guān)輸出端通過開關(guān)元件與容性負(fù)載連接，電子開關(guān)關(guān)斷時，電子開關(guān)的輸出端通過開關(guān)元件與容性負(fù)載斷開，切斷容性負(fù)載電荷泄放回路。本發(fā)明通過電子開關(guān)關(guān)斷時切斷負(fù)載電容放電回路、導(dǎo)通時打開充電回路的方法，使得負(fù)載電容端電壓與供電電壓相同，改善了電子開關(guān)導(dǎo)通關(guān)斷條件，大大地提高了電子開關(guān)的開關(guān)速度，真正實(shí)現(xiàn)了納秒級速率。
文檔編號H03K17/04GK101662274SQ20091007542
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者湯曉東, 王云生, 王會從, 丹 胡 申請人:河北博威集成電路有限公司