Коммутатор аналоговых сигналов

 

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано в контрольноизмерительньк системах. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет обеспечения линейного режима работы всех элементов , использования быстродействугацей цепи обратной связи для исключения насыщения дифференциального усилителя . Цель достигается путем введения

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1458971

Н 03 К 17/60, 17/04 списочник изоБретЕНиЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4266111/24-21 (22} 23.06.87 (46) 15.02.89. Бюл. ¹ 6 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (72) Б.М. Строцкий (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1335116, кл. Н 03 К 17/60, 18. 10.85.

Измерительная техника, 1982, № 11,. с, 55. (54) КОММУТАТОР АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электроннои коммутационной технике и может быть использовано в контрольно- . измерительных системах. Целью изобретения является повьппение быстродействия устройства за счет обеспечения линейного режима работы всех элементов, использования быстродействующей цепи обратной связи для исключения насыщения дифференциального усилителя. Цель достигается путем введения тока 8. Коммутатор содержит также регистр управления 1, управляемые источники тока 3 в каждом канале передачи. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1458971 в каждый ключ вой элемент 2, содержащий диффере .циальный усилитель 4 и четыре резистора 9-12, управляемого повторителя 5 напряжения диодного моста 6 оптрона 7 и ограничителя

У !

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано в контрольно-измерительных системах.

Целью изобретения является повыше- 5 ние быстродействия коммутатора путем введения в каждый ключевой элемент управляемого повторителя напряжения, ограничителя тока, диодного моста и оптрона, обеспечения линейного ре- 10 жима работы всех элементов устройства, использования быстродействующей цепи обратной связи, реконфигурации цепи обратной связи усилительного звена с целью исключения насыщения дифференциального усилителя и использования регулируемого уровня защиты выхода по току нагрузки с помощью управляемого повторителя напряжения.

На чертеже приведена принципиаль- 20 ная схема коммутатора аналоговых сигналов, содержащего несколько каналов.

Коммутатор аналоговых сигналов. содержит регистр 1 управления и в каждом канале передачи ключевой элемент 2 и управляемый источник 3 тока. Каждый ключевой элемент 2 состоит из дифференциального усилителя 4 ° управляемого повторителя 5 напряже:ния, диодного моста 6, оптрона 7, ограничителя 8 тока и четырех резисторов 9-12.

Входы дифференциального усилителя

4 подключены к общим точкам попарно последовательно включенных первого и второго, третьего и четвертого резисторов 9-12 соответственно. Свободные выводы первого и третьего резисторов 9 и 11 подключены к входам 13 40 каналов передачи. Свободный вывод второго резистора 10 соединен с общей шиной 14, а свободный вывод четвер. того резистора 12 - с выходом 15 управляемого повторителя 5 напряжения.- 45! 2

Выход 16 дифференциального усилите. ля 4 подключен через ограничитель 8 тока выполненный, например, на полевом транзисторе, к входу 17 управляемого повторителя 5 напряжения, а через фототранзистор 18 оптрона 7к инверсному входу дифференциального усилителя 4..

Входная диагональ диодного моста

6 включена между выходами 16 и 15 дифференциального усилителя 4 и управляемого повторителя 5 напряжения . соответственно, а в выходную диагональ того же диодного моста 6 включен светодиод 19 оптрона 7. Выходы

15 управляемых повторителей 5 напряжения подключены к выходной шине 20 уетройства. Выходы регистра 1 управления. подключены к управляющим входам 21 управляемых источников 3 тока, выходы 22 и 23 которых соединены с управляющими входами 24 и 25 управляемых повторителей 5 напряжения.

Управляемый повторитель 5 напряжения осуществляет защиту но току закрытого ключевого элемента 2 или передает на выходную шину 20 коммутатора усиленный коммутируемый сигнал.

Управляемьй повторитель 5 напряжения содержит два транзистора 26 и 27 первого типа и два транзистора 28 и 29 второго типа, два диода 30 и 3 1 и пять резисторов 32-36.

Вход 17 управляемого повторителя

5 напряжения через разнополярно включенные диоды 30 и 31 .подключен к коллекторам первых транзисторов 26 и 28 и базам вторых транзисторов 29 и 27 противоположного типа. Эмнттеры первых транзисторов 26 и 28 через первый и второй резисторы 32 и 33 соответственно подключены к шинам 37 и

38 питания, между которыми последовательно включены вторые транзисторы

27 и 29 обоих типов и последователь1458971 но соединенные третий, четвертый и пятый резисторы 34, 35 и 36.

Точка соединения эмиттеров вторых транзисторов 27 и 29 является выходом управляемого повторителя напряжения.

Общие точки третьего и четвертого резисторов 34 и 35, четвертого и пятого резисторов 35 и 36 соединены ( с базами первых транзисторов 26 и 28 )p обоих типов и являются управляющими входами управляемого повторителя 5 напряжения.

Управляемый источник 3 тока содержит два транзистора 39 и 40 дополни- 5 тельного типа, соединенные между собой через резистор 41 последовательно. Коллекторы транзисторов 30 и 40 дополнительного типа подключены к выходам 22 и 23 управляемого источника 2о

3 тока, База одного транзистора соединена с управляющим входом 21 управляемого источника тока, а база другого транзистора — с общей шиной 14.

Между эмиттером одного и базой друго- 2 го транзисторов дополнительного типа включена диодно-резистивная цепочка 42.

Коммутатор аналоговых сигналов ра-. ботает следующим образом. 30

Сигналы управления с регистра 1 управления, состояние которого, определяется управляющим словом, поступающим в регистр от блока управления, подаются на управляющие входы 21 управляемых источников 3 тока. При этом величина тока на выходах 22 и

23 во включенном состоянии канапа передачи в 100-1000 раз больше, чем при выключенном состоянии. Элементы 4р управляемого источника 3 тока работают в линейном режиме.

Токовые сигналы, формируемые управляемым источником 3 тока, определяют режим работы управляемого новто- 4 рителя 5 напряжения, а именно с помощью этих сигналов изменяется величина внутреннего выходного сопротивления и, следовательно, величина вы-. ходного тока управляемого повторите- 60 ля 5 напряжения.

Для закрытого ключевого элемента 2 управляющие токи соответствующего управляемого источника 3 тока малы. При этом срабатывает защита выхода повторителя напряжения закрытого ключевого элемента и ограничивается его выходной ток. Сигнал на выходной шине 20 коммутатора определяется напряжением на входе открытого ключевого элемента. Уровень защиты задается соотношением величин резистивного делителя, образованного третьим, четвертым и пятым резисторами 34, 35 и 36 управляемого повторителя напряжения.

Для открывания ключевого элемента 2 ток соответствующего управляемого источника 3 тока увеличивается на ?-3 порядка, что приводит к резкому увеличению тока ограничений — выходного тока управляемого повторителя напряжения.

Удержание потенциала на выходной шине 20 на определенном уровне, отличном от значения сигнала на входах

13 данного канала передачи, приводит к разрушению обратной связи дифференциального усилителя 4, причем если

> для открытого ключевого элемента 2 потенциал на выходе 16 дифференциального усилителя 4 близок к потенциалу на выходе 15 управляемого повторителя 5 напряжения, для закрытого при разрушении обратной связи эти потенциалы отличины, что приводит к появлению тока в выходной диагонали диодного моста 6. В результате возбуждается светодиод t9 и фототранзистор

18 замыкает дополнительную цепь обратной связи дифференциального усилителя 4. Эта цепь исключает выход дифференциального усилителя 4 в режим насыщения и вносит 100Х-ную отрицательную обратную связь. Поэтому выход 16 дифференциального усилителя 4 отслеживает дифференциальный сигнал на входах 13 закрытого канала передачи, а сам дифференциальный усилитель сохраняет линейный режим работы. Для исключения влияния выхода 16 дифференциального усилителя 4 на баланс токов входных цепей управляемого повторителя 5 напряжения в режиме ограничения тока в выходную цепь дифференциального усилителя включен ограничитель 8 тока..

При работе коммутатора переключения дифференциального усилителя не происходит и он все время работает в линейном режиме. Не затрачивается время также на включение соответствующего управляемого источника и на вывод дифференциального усилителя на рабочий режим. Реконфигурируемая цепь обратной связи не содержит ре1458971 зисторы и, следовательно, является быстродействующей.

Формула изобретения

3. Коммутатор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что управляЗ рмый источник тока содержит два транзистора разного типа, которые соединены через резистор последовательно, а коллекторы которых являются выходами управляемого источника тока, ба40 за одного транзистора соединена с управляющим входом управляемого источника тока, а база другого — с общей шиной, между эмиттером одного и базой другого транзисторов включена дб диодно-резистивная цепочка.

Составитель В. Лементуев

Техред М ..Дидык

Корректор И. Муска

Редактор А. Лежнина

Заказ 378/58 Тираж 879 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4, 1. Коммутатор аналоговых сигналов, содержащий регистр управления, управляемые источники тока и ключевые элементы, каждый из которых содержит дифференциальный усилитель и четыре резистора, первые выводы резисторов попарно соединены и подключены к sxo дам дифференциального усилителя, вто. рые выводы первого и третьего резисторов являются входами каналов передачи, второй вывод второго резистора подключен к общей шине, а второй вывод четвертого резистора соединен с выходной шиной коммутатора, выходы регистра управления подключены к управляющим входам управляемых источников тока, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в каждый ключевой элемент дополнительно введены оптрон, ограничитель тока, диодный мост и управляемый повторитель напряжения, причем выход дифференциального усилителя подключен через ограничитель тока к входу управляемого повторителя напряжения, а через фототранзистор оптрона — к инверсному входу диффе-ренциального усилителя, входная диаго.

Наль диодного моста включена между выходами дифференциального усилителя и управляемого повторителя напряжения, а в выходную диагональ того же диодного моста включен светодиод оптрона, выходы управляемых источников тока подключены соответственно к управляющим входам управляемых повторителей напряжения, выходы которых подключены к выходной шине коммутатора.

2о Коммутатор по пе 1 у о т л и» ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения управления уровнем за5 щиты по току, управляемый повторитель напряжения содержит два транзистора первого типа и два транзистора второго типа, два диода и пять ,резисторов,, вход управляемого повто10 рителя напряжения через разнополярно включенные диоды подключен к коллекторам первых транзисторов первого и второго типов и базам вторых транзисторов противоположного типа, 15 эмиттеры первых транзисторов разного типа соответственно через первый и второй резисторы подключены к шинам питания, между которыми также включены последовательно вторые транзис20 торы обоих типов и последовательно соединенные третий, четвертый и пятый резисторы, точка соединения эмнттеров вторых транзисторов разного типа является выходом управляемого повторителя напряжения, общие точки третьего и четвертого, а также четвертого и пятого резисторов соединены соответственно с базами первых транзисторов разного типа .

30 и являются управляющими входами управляемого повторителя напряжения.