При одновременном использовании полевых MOSFET и биполярных транзисторов, можно увеличить рабочий диапазон напряжения устройств выборки-хранения, как минимум, до ±25 В.
Устройства выборки-хранения находят широкое применение на входе АЦП. Базовая схема устройства выборки-хранения содержит два операционных усилителя, A1 и A2; аналоговый ключ, S1; и конденсатор, C1 (рис.1). Для многих микромощных операционных усилителей значения входного и выходного напряжения не могут превышать от ±10 до ±14 В при использовании стандартного источника питания с напряжением ±15 В. Получение возможности для этих устройств управлять напряжением в большем диапазоне может значительно увеличить разрешающую способность АЦП.
Запоминаемое напряжение, которое могут обслуживать операционные усилители A1 и A2, можно увеличить, используя управляемый источник питания. Однако такое решение накладывает дополнительные требования на максимально допустимое напряжение для аналогового ключа S1. Чтобы продолжить использование с тем же рабочим диапазоном, что и оригинальные, следует добавить два ключа и независимый блок логического управления, CL1 и CL2, для ключей S1, S2 и S3 (рис.2). Две части данной схемы могут иметь независимые источники питания. На операционные усилители A1 и A2 подается одно и то же переменное напряжение, такое же, как и на блоки логического управления CL1 и CL2, соответственно. Когда ключи S1 и S3 замкнуты, ключ S2 разомкнут, и наоборот.
В окончательной схеме напряжение, подводимое к затворам и подложкам, КМОП транзисторов каждого ключа продолжает оставаться в диапазоне 30 В (рис.3). (Вычисляется как сумма абсолютных значений напряжений: |V1|+|V2| и |V3|+|V4|.) Напряжения V1 и –V2 подводятся к усилителю A1, блоку логического управления CL1 и подложкам транзисторов ключей S1 и S2. Напряжения V3 и –V4 подводятся к усилителю A2, блоку логического управления CL2 и подложкам транзисторов ключей S3.
Изменения напряжений V1 и V2 создаются при помощи резисторных делителей R5 и R6 или R7 и R8, которые присоединены к источникам напряжения +30В и –30В и выходу усилителя-повторителяA1 (рис.3). Транзисторы Q1 и Q2 создают изменения напряжения питания усилителя-повторителя A1. Напряжения V1 и V2 используются, также, для питания блока логического управления CL1 и подложек транзисторов ключей S1 и S2. Ключ CL1 включает транзисторы Q11, Q12, Q15 и Q16. Это создает управляющий сигнал для затворов транзисторов Q5 и Q6 ключа S1 и инвертированный сигнал для затворов транзисторов Q8 и Q9 ключа S2.
Резисторные делители R9 и R10 или R11 и R12 присоединены к источнику питания напряжением +30 В и –30 В, и изменения выходного сигнала усилителя-повторителя A2 приводит к изменению напряжений V3 и V4. Транзисторы Q3 и Q4 изменяют напряжения питания усилителя-повторителя A2. Напряжения V3 и V4 используются, также, для питания блока логического управления CL2 и подложек транзисторов ключа S3. Ключ CL2 включает транзисторы Q13, Q14, Q17 и Q18. Это создает управляющий сигнал для затворов транзисторов Q7 и Q10 ключа S3. Транзисторы от Q5 до Q10 и от Q11 до Q18 ключей CL1 и CL2, соответственно, являются комплементарными парами транзисторов КМОП логики.
