Коммутатор

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 521658 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.11.74 (21) 2074584/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано15,07 76. Бюллетень №26 (45) Дата опубликования описания 07,10.76 т (51) М. Кл.

Н 03 К 17/04

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР аа делам ивооретений и открытий (53) УДК 621.374 (088.8) (72) Автор изобретения

С.В. Солецкий (71) Заявитель (54) КОММУТАТОР

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в многоканальных измерительных системах для коммутации электрических сигналов, поступающих от датчиков в виде напряжений.

Известны коммутаторы, содержащие активнс пассивные коммутационные устройства, соединенные со стабилизатором тока опроса и бистабильным элементом (13

Известны также коммутаторы, содержащие в каждом канале активные и пассивные ключи с конденсатором на входе, причем выходы ключей через соответствующие элементы И соединены с переключателем и выхо- 15 дами бистабильного элемента, первый вход которого через формирователь соединен с шиной синхронизации и через схему стабилизации длительности импульсов и согласующий усилитель с выходной шиной, при этом 20 общая точка схемы стабилизации длительности импульсов и согласующего усилителя через конденсатор соединена с управляющими входами активных ключей; делитель напряжения, средняя точка и шина источника сме- 2б щения которого соответственно через первый и второй ключи соединены с выходной шиной и выходами активных и пассивных ключей, причем другой вход второго ключа соединен с первым элементом задержки и другими входами элементов И„управляемых пассивными ключами (2) .

Недостатком таких коммутаторов явгыется низкое быстродействие.

Для увеличения быстродействия предлагаемого коммутатора в него введены второй и третий элементы задержки, элемент ИЛИ и дифференциальный усилитель, входы которого подключены соответственно к выходной шине и средней точке делителя напряжения, управляющий вход через второй элемент задержки — к выходу первого элемента задержки, при этом выходы дифференциального усилителя через элемент ИЛИсоединены с вторым входом бистабильного элемента„ кроме того, один из выходов дифференциального усилителя через третий элемент задержки подключен к второму входу первого ключа и к другим входам элементов И, управляемых активными ключами.

521658

На фиг. 1 показана схема предлагаемого коммутатора; на фиг 2 — эпюры напряжений.

Коммутатор содержит входные ключи

1-1... 1-т,включающие в себя входные шины 2-1 ... 2-п, пассивные ключи 3-1 ...З-ъ, 5 активные ключи 4-1 ... 4-п, управляющие ключи 5-1 ... 5-т, конденсаторы 6-1...6-л; переключатель каналов 7; элементы И 8-1...

° „8-п, управляющие пассивными ключами

3-1 ... 3-м; элементы И 9-1 ... 9-и. уп- 30 равляющие активными ключами 4-1 ... 4-7l; согласующий усилитель 10, который вместе с конденсатором 11 и резистором 12 в цепи обратной связи образует стабилизатор тока опроса; схему стабилизации длитель- 45 ности опроса 13; бистабильный элемент (триггер) 14; делитель напряжения 15; ключи 16, 17; элемент задержки 18; дифференциальный усилитель 19; элементы задержки 20, 21; элемент ИЛИ 22; формирователь

23; выходные шины 24, 25; шину синхронизации 26.

Коммутатор работает следующим образом, Импульсы синхронизации с шины 26 поотупают на переключатель 7, который с но- 25 мощью элементов И 8-1 - 8-п и 9-1---л последовательно включает входные ключи 1-11- и, передавая измерительные напряжения с входов 2-1-2- fl в общую точку на выход 24.

ЗО

B зависимости от величины емого напряжения различаются работы коммутатора, Пассивный режим. ком мути рутри режима сопротивления датчика.

Коммутируемое напряжение находится в средней зоне измерительной шкалы (на эпюре 24 — 1-ый канал). Сигнал с шины 26 устанавливает через формирователь 23 триггер 14- в "пассивное" положение и од- 4О повременно запускает элемент задержки 18, который через ключ 16 подключает делитель напряжения 15 к выходу 24 коммутатора одновременно через элемент И 8-1, «а это время запрещая прохождение коммути-,45 руемого сигнала через входной ключ 1-1 в общую точку. По"пе окончания импульса (см. эпюру 18) с элемента задержки 18 откроется один из пассивных ключей 3-1 и напряжение с входов 2-1-2-тъпередается 5р на выход 24. Одновременно запускается элемент задержки 20, управляющий работой дифференциального усилителя, который сравнивает изменение напряжения в обшей точке с потенциалом Е/2. Происходит заряд 55 эбшей тачки коммутатора по экспоненте от входного сигнала (t> ). Крутизна экспоненты и ее знак зависят от уровня входного сигнала этносительно Е/2 и внутреннего

Для устранения влияния разброса сопротивлений датчиков на крутизну экспонеты на входах 2-1 „. 2 укаждого канала установлены конденсаторы 6-1 ... 6-ъ, величина емкости которых выбирается в зависимости от сопротивлений датчиков, полосы передаваемых.частот, и времени, необходимого для сравнения изменения напряжения на выходе 24 отйосительно Е/2. Таким образом, O крутизна экспонеты зависит только от уровня входного напряжения и, если последнее находится в зоне близкой к напряжению Е/2, на обоих входах дифференциального усилителя сигнал отсутствует, а напряжение обшей точки за сравнительно короткое время становится равным входному сигналу. На этом процесс коммутации 1-го канала заканчивается. B случае, если коммутируемое напряжение находится в зонах, значительно отличающихся от величины E/4, крутизна эксцонеты и время заряда общей точки возрастает, и на одном из выходов усилителя 19 формируется сигнал. При эт0м различаются два других режима работы.

П е рвый активно-пассивный режим.

Коммутируемое напряжение находится в верхней зоне измерительной шкалы (на эпюре 24 — 2-ой канал), Производится заряд о6шей точки коммутатора до напряжения E/2 и затем включается пассивный режим коммутации аналогично описанному выше. В этом случае дифференциальный усилитель вырабатывает на 1-ом выходе сигнал, который через элемент ИЛИ 22 (< >< ) переводит триггер 14 в положение "ак ивное" закрывая ключ 5 — 1 2-г" канала,и с помощью элемента И 9-1 и ключа 5-1 замыкает цепь обратной связи стабилизатора тока опроса. Включается диодный активный ключ

4-1 данного канала, начинается линейный заряд обшей точки от Е-2 до величины входного напряжения Е,„(t 22). После сравнения открывается ключ 4-1, рост напряжения прекращается и схема стабилизаци длительности опроса 13 вырабатывает сигнал (эпюра 13), который переводит триггер 14, открывается ключ 3-1,и производится точное выравнивание входного напряжения и напряжения точки на эпюре 24 ().

Второй активно-пассивный режим.

Коммутируемое напряжение находится в нижней зоне измерительной шкалы (на эпюре 24 — 3-й канал). Вначале производится заряд общей точки до напряжения E/2. Пассивный режим протекает аналогично описанному в режиме 1. Дифференциальный усилитель 19 вырабатывает сигнал, который запускает элемент задержки 21 и одновремен521658 но через элемент ИЛИ 22 переводит триг гер 14 в положение "активное" (+ ).

Элемент задержки 21 (эпюра 21) открывает ключ 17, через который производится быстрый перезаряд общей точки до небол шого минусового напряжения (-Е ) и одновременно на это время через элемент И

9-1 удерживает все активные ключи в закрытом остоянии.

Пос;се окончания импульса с элемента задержки 21 замыкается обратная связь стабилизатора тока опроса 3-ro канала () и далее процесс коммутации происходит аналогично описанному в режиме 2.

Процесс коммутации по другим каналам происходит аналогично одному из описанных выше режимов в зависимости от зон, в которых находятся коммутируемые напряжения в момент коммутации.

Таким образом, пассивно-активный коммутатор сначала ведет логический поиск з<>ны, в которой находится коммутируемый сигнал, а затем либо пассивным или пассив-. но-активно-пассивным способом передает точное значение напряжения в общую точку

При этом благодаря предварительному зонному анализу коммутируемых сигналов значительно сокращается максималыюе время коммутации для напряжений, находящихся в зонах высоких уровней, в зонах близких к gp

Е/2 и, следовательно, повышается быстродействие коммутатора в целом. В коммутаторе максимальное время переходного процесса будет приходитьсяна каналы, лежашие в крайней верхней зоне шкалы и нижней зоне д шкалы, находящейся ближе к средней части тором на входе, причем выходы ключей через соответствующие элементы И соединены с переключателем и выходами бистабильного элемента, первый вход которого через формирователь соединен с шиной синхронизации и через схему стабилизации длительности импульсов и согласующий усилитель с выходной шиной, при этом общая точка схемы стабилизации длительности импульсов и согласующего усилителя через конденсатор соединена с управляющими входами активных ключей; делитель напряжения, средняя точка и шина источника смещения которого соответственно через первый и второй ключи соединены с выходной шиной и выходами активных и пассивных ключей, причем другой вход второго ключа соединен с первым элементом задержки и другими входами элементов И, управляемых пассивными ключами, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены второй и третий элементы задержки, элемент ИЛИ и дифференциальный усилитель, входы которого подключены соответственно к выходной шине и средней точке делителя напряжения, управляющий вход через второй элемент задержки — к выходу первсго элемента задержки, при этом выходы дифференциального усилителя через элемент ИЛИ соединены с вторым входом бистабильного элемента, кроме того, один из выходов дифференциального усилителя через третий элемент задержки подключен к второму входу первого ключа и к другим входам элементов И, управляемых активными ключами. (эпюра 24, 2к, Зк).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. AaT ca. ¹ 448528, кл. Н 03 К 17/00

4О (аналог), от 2 1. 1 1. 72 r.

Коммутатор, содержащий в каждом кана- 2. Авт. св. № 427471, кл. Н 03 К 17/56 ле активные и пассивные ключи с конденса- {прототип), от 09. 11. 72 г.

521658

1Я(Ж г.

1У /2Юы,г) l7Jr

Заказ 4879/516 Изд.

Подписное

Тираж 1029

gHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раувкная наб., 4

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Составнтель Л. Захарова

Редактор Н. Каменская Текред A. Богдан Корректор Д. Мел,нн енко