高速高压开关电路制造技术

一种高可靠性串联倍压式高速高压开关电路，是基于多级场效应晶体管连接而成的，构成包括：第１级由一个场效应管、三个电阻和一个电容构成；第２级至第ｎ级第ｎ级由第ｎ场效应管、第ｎ１电阻、第ｎ２电阻、第ｎ３电阻、第ｎ１电容、第ｎ２电容构成，对元器件的耐压要求低，通过多级串联倍压，输出脉冲电压幅度高。调节偏置高压，可输出不同幅度的脉冲高压，而且调节范围宽。本发明专利技术的高速高压开关电路具有体积小、成本低、调节范围宽、稳定可靠的特点，可用于电光调Ｑ开关、脉冲式粒子加速／偏转测试、高能物理、医疗、雷达及微波等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高电压高速率脉冲，特别是一种高电压高速率脉冲的高电压高开关。
技术介绍
已有的高速高压开关电路大多用雪崩晶体管级联，在末级输出高压脉冲。这种电路中，晶体管工作在雪崩点，对偏置电压的要求很高，输出脉冲幅度调节范围很小。目前也有基于场效应管(MOSFET)的开关电路，如图1所示的倍压开关电路，在输入触发信号打开的瞬间，越靠近输出端，元件承受的电压越高，因此这种电路对元件的性能要求很高，不易实现很高的输出电压，按这种方式构成的高压开关体积大，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高速高压开关电路，该开关应可输出高电压高速率脉冲，而且具有体积小、成本低的特点。本专利技术的技术解决方案如下一种高速高压开关电路，其构成是基于多级场效应晶体管，简称为场效应管连接而成的，特征在于其构成包括第1级由第1场效应管、第11电阻、第12电阻、第13电阻、第11电容构成；第2级由第2第场效应管、第21电阻、第22电阻、第23电阻、第21电容、第22电容构成；第3级到第n级的结构与第二级相同，即第n级由第n场效应管、第n1电阻、第n2电阻、第n3电阻、第n1电容、第n2电容构成，各级元件的具体连接关系 包括第1级第1场效应管的栅极与第13电阻的一端和输入信号的输入端相连，第13电阻的另一端接地线；第1场效应管的源极接地；第1场效应管的漏极与第11电容的一端、第11电阻的一端以及第2级的第21电阻的一端相连，第11电容的另一端与第12电阻的一端相连并与第2级的第2场效应管的源极相连，第12电阻的另一端接地线，第11电阻的另一端接高压HV；第2级第2场效应管的栅极与第23电阻的一端、第22电容的一端以及第3级第32电容的一端相连，第22电容的另一端接地线；第2场效应管的源极与第23电阻的另一端、第22电阻的一端相连并与前级第11电容、第12电阻的一端相连，第22电阻的另一端与第21电容的一端相连并与第3级的第3场效应管的源极相连；第2场效应管的漏极与第21电阻的一端、第21电容的另一端相连并与第3级的第31电阻的一端相连，第21电阻的另一端与第1级第1场效应管的漏级相连；……；第i级第i场效应管的栅极与第i3电阻的一端、第i2电容的一端以及下一级第i+1电容的一端相连，第i2电容的另一端与前级第i-1场效应管的栅极相连；第i场效应管的源极与第i3电阻的另一端、第i2电阻的一端相连并与前级第(i-1)1电容、第(i-1)2电阻的一端相连，第i2电阻的另一端与第i1电容的一端相连并与下一级的第i+1场效应管的源极相连；第i场效应管的漏极与第i1电阻的一端、第i1电容的另一端相连并与下一级的第i+1电阻的一端相连，第i1电阻的另一端与前级第i-1场效应管的漏级相连；……；最后第n级各元件的连接关系第n场效应管的栅极与第n3电阻的一端、第n2电容的一端相连，第n2电容的另一端与前一级第n-1场效应管的栅极相连；第n场效应管的源极与第n3电阻的另一端、第n2电阻的一端相连并与前一级第(n-1)1电容、第(n-1)2电阻的一端相连，第n2电阻的另一端与第n1电容的一端相连并构成本开关电路的输出端；第n场效应管的漏极与第n1电阻的一端、第n1电容的另一端相连，第n1电阻的另一端与前级第n-1场效应管的漏级相连。所述的第3级至第n级的第2电容与前级场效应管相连的一端直接接地。本专利技术的技术效果经分析和实验表明本专利技术构成的高速高压开关电路，不管是静态(管子未开通)还是导通瞬间，所有元器件上承受的电位差均不超过偏置电压HV，具有体积小、成本低等特点，而且可以很多级串在一起，获得很高的输出脉冲电压。附图说明图1为已有的基于场效应管的倍压开关电路2是本专利技术高速高压开关电路实施例1的电路3是本专利技术高速高压开关电路实施例2的电路图具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做详细说明。先请参阅图2，图2是本专利技术高速高压开关电路实施例1的电路图，由图可见，本专利技术本专利技术高速高压关由多级串联组成，每级都由场效应管、电容、电阻构成，其构成包括第1级由第1场效应管Q1、第11电阻R1_1、第12电阻R1_2、第13电阻R1_3、第11电容C1_1构成；第2级由第2第场效应管Q2、第21电阻R2_1、第22电阻R2_2、第23电阻R2_3、第21电容C2_1、第22电容C2_2构成；第3级到第n级的结构与第2级相同，即第n级由第n场效应管Qn、第n1电阻Rn_1、第n2电阻Rn_2、第n3电阻Rn_3、第n1电容Cn_1、第n2电容Cn_2构成，各级元件的具体连接关系第1级第1场效应管Q1的栅极与第13电阻R1_3的一端和输入信号的输入端相连，第13电阻R1_3的另一端接地线；第1场效应管Q1的源极接地；第1场效应管Q1的漏极与第11电容C1_1的一端、第11电阻R1_1的一端以及第2级的第21电阻R2_1的一端相连，第11电容C1_1的另一端与第12电阻R1_2的一端相连并与第2级的第2场效应管Q2的源极相连，第12电阻R1_2的另一端接地线，第11电阻R1_1的另一端接高压输入端HV；第2级第2场效应管Q2的栅极与第23电阻R2_3的一端、第22电容C2_2的一端以及第3级第32电容C3_2的一端相连，第22电容C2_2的另一端接地线；第2场效应管Q2的源极与第23电阻R2_3的另一端、第22电阻R2_2的一端相连并与前级第11电容C1_1、第12电阻R1_2的一端相连，第22电阻R2_2的另一端与第21电容C2_1的一端相连并与第3级的第3场效应管Q3的源极相连；第2场效应管Q2的漏极与第21电阻R2_1的一端、第21电容C2_1的另一端相连并与第3级的第31电阻R3_1的一端相连，第21电阻R2_1的另一端与第1级第1场效应管Q1的漏级相连；……；第i级第i场效应管Qi的栅极与第i3电阻Ri_3的一端、第i2电容Ci_2的一端以及下一级第i+1电容Ci+1_2的一端相连，第i2电容Ci_2的另一端与前级第i-1场效应管Qi-1的栅极相连；第i场效应管Qi的源极与第i3电阻Ri_3的另一端、第i2电阻Ri_2的一端相连并与前级第(i-1)1电容Ci-1_1、第(i-1)2电阻Ri-1_2的一端相连，第i2电阻Ri_2的另一端与第i1电容Ci_1的一端相连并与下一级的第i+1场效应管Qi+1的源极相连；第i场效应管Qi的漏极与第i1电阻Ri_1的一端、第i1电容Ci_1的另一端相连并与下一级的第i+1电阻Ri+1_1的一端相连，第i1电阻Ri_1的另一端与前级第i-1场效应管Qi-1的漏级相连；……；最后第n级各元件的连接关系第n场效应管Qn的栅极与第n3电阻Rn_3的一端、第n2电容Cn_2的一端相连，第n2电容Cn_2的另一端与前级第n-1场效应管Qn-1的栅极相连；第n场效应管Qn的源极与第n3电阻Rn_3的另一端、第n2电阻Rn_2的一端相连并与前级第(n-1)1电容Cn-1_1、第(n-1)2电阻Rn-1_2的一端相连，第n2电阻Rn_2的另一端与第n1电容Cn_1的一端相连并构成本开关电路的输出端；第n场效应管Qn的漏极与第n1电阻Rn_1的一端、第n1电容Cn_1的另一端相连，第n1电阻Rn_1的另一端与前级第n-1场效应管Qn-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速高压的开关电路，是基于多级场效应晶体管，简称为场效应管连接而成的，特征在于其构成包括：第１级由第１场效应管（Ｑ１）、第１１电阻（Ｒ１＿１）、第１２电阻（Ｒ１＿２）、第１３电阻（Ｒ１＿３）、第１１电容（Ｃ１＿１）构成； 第２级由第２第场效应管（Ｑ２）、第２１电阻（Ｒ２＿１）、第２２电阻（Ｒ２＿２）、第２３电阻（Ｒ２＿３）、第２１电容（Ｃ２＿１）、第２２电容（Ｃ２＿２）构成；第３级到第ｎ级的结构与第二级相同，即第ｎ级由第ｎ场效应管（Ｑｎ）、第ｎ１电阻 （Ｒｎ＿１）、第ｎ２电阻（Ｒｎ＿２）、第ｎ３电阻（Ｒｎ＿３）、第ｎ１电容（Ｃｎ＿１）、第ｎ２电容（Ｃｎ＿２）构成，各级元件的具体连接关系；第１级：第１场效应管（Ｑ１）的栅极与第１３电阻（Ｒ１＿３）的一端和输入信号的输入端相连，第１３ 电阻（Ｒ１＿３）的另一端接地线；第１场效应管（Ｑ１）的源极接地；第１场效应管（Ｑ１）的漏极与第１１电容（Ｃ１＿１）的一端、第１１电阻（Ｒ１＿１）的一端以及第二级的第２１电阻（Ｒ２＿１）的一端相连，第１１电容（Ｃ１＿１）的另一端与第１２电阻（Ｒ１＿２）的一端相连并与第二级的第２场效应管（Ｑ２）的源极相连，第１２电阻（Ｒ１＿２）的另一端接地线，第１１电阻（Ｒ１＿１）的另一端接高压输入端（ＨＶ）；第２级：第２场效应管（Ｑ２）的栅极与第２３电阻（Ｒ２＿３）的一端、第２２电容（ Ｃ２＿２）的一端以及第三级第３２电容（Ｃ３＿２）的一端相连，第２２电容（Ｃ２＿２）的另一端接地线；第２场效应管（Ｑ２）的源极与第２３电阻（Ｒ２＿３）的另一端、第２２电阻（Ｒ２＿２）的一端相连并与前级第１１电容（Ｃ１＿１）、第１２电阻（Ｒ１＿２）的一端相连，第２２电阻（Ｒ２＿２）的另一端与第２１电容（Ｃ２＿１）的一端相连并与第三级的第３场效应管（Ｑ３）的源极相连；第２场效应管（Ｑ２）的漏极与第２１电阻（Ｒ２＿１）的一端、第２１电容（Ｃ２＿１）的另一端相连并与第三级的第３１电阻（Ｒ３＿１）的一端相连，第２１电阻（Ｒ２＿１）的另一端与第一级第１场效应管（Ｑ１）的漏级相连；……；第ｉ级：第ｉ场效应管（Ｑｉ）的栅极与第ｉ３电阻（Ｒｉ＿３）的一端、第ｉ２电容（Ｃｉ＿２）的一端以及下一级第ｉ＋１电容（Ｃｉ＋１ ＿２）的一端相连，第ｉ２电容（Ｃｉ＿２）的另一端与前级第ｉ－１场效应管（Ｑｉ－１）的栅极相连；第ｉ场效应管（Ｑｉ）的源极与第ｉ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：臧华国，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]