Электронный коммутатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРЯЖОНФ СВ ВТИЛЬСТВУ

Союв Советских

Социалистических

Республик (1ц801 249 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) 3вявлено 04.01.79 (21) 2705592/18-21 (51)М. Кл З

Н 03 К 17/б0 с присоединением заявки ЙФ

Гоеударствениый комитет

СССР во делам нзобретеннй и открытмя (23) Приоритет—

Опубликовано 30.0181 Бюллетень Й9 4

Дата опубликования описания 300 Ы1 (53) УДК 621.382 (088.8) И. М. Хейфец, В, Л. Монастырский, С. A. Мусаелян, В. Г. Павлов и С. В. Цветков

P2) Авторы изобретен и я (54) 93IEKTPOHHbIA KOMRYTATOP

Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использова но, например, в модуляторах импульсно-кодовой модуляции в качестве дискретизатора.

Известен электронный коммутатор, содержащий ключевую схему, конденсатор и согласующие усилители $1)

Это устройство имеет недостаточное быстродействие и невысокую точность, Известен электронный коммутатор, содержащий операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен накопительный конденсатор, к выходу операционного усилителя подключен один вывод масшштабного резистора, другой вывод которого соединен с выводом токоза» дающего резистора (2 J

Однако его динамические и точностные характеристики оказываются по ряду причин также неудовлетвори» тель ными .

Цель изобретения — повышение быстродействия и уменьшение погрешности коммут ации

Поставленная цель достигается тем„ что в электронный коммутатор, содер-. жащий операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен накопительный конденсатор, к выходу операционного усилителя подключен один вывод масштабного резистора, другой вывод которо

ro соединен с выводом токозаданпаего резистора, введены две пары транзисторов противоположных типов проводимости, два генератора тока и два ключевых элемента, причем выходы первогоо re нератора ток а и первого ключевого элемента соединены между собой и с эмиттерами транзисторов типа р-н-р, выходы второго генератора тока и второго ключевого элемента соединены между собой и с эмиттерами транзисторов типа п-р-п,базы первой пары транзисторов противоположных типов проводимости соединены с объединенныаю выводами токозадающего и . масштабного резисторов, коллекторы второй пары транзисторов подключены к иивертирующему входу операционного усилителя, а базы — к неинвертирующему входу, который соединен с источником смещения.

На чертеже приведен электронный коммутатор, электрическая схема.

Электронный коммутатор содержит операционный усилитель 1, между

801249

10 t$

ЗО выходом и инвертирующим входом которого включен накопительный конденсатор 2, к выходу операционного усилителя 1 подключен один вывод масштабного резистора 3, другой вывод которого соединен с одним из выводов токозадающего резистора 4 и базами транзистрров 5 и 6, образующих первую пару транзисторов противоположных типов проводимостей, а коллекторы транзисторов 5 и 6 подключены к соответствующим источникам питающего напряжения. Коллекторы транзисторов

7 и 8 образующих вторую пару транзисторов противоположных типов проводимостей, подключены к инвертирующему входу операционного усилителя

1, а базы транзисторов 7 и 8 — к его неинвертирующему входу, который соединен с источником напряжения смещения. Эмиттеры транзисторов 5 и 7 типа р-и-р соединены между собой и подключены к выходам первого генератора 9 тока и первого ключевого элемента 10, выполненного, например, на транзисторе типа р-и-р. Эмиттеры транзисторов 6 и 8 типа и-р-п соединены между собой и подключены к выходам второго генератора 11 тока и второго ключевого элемента 12, выполненного, например, на транзисторе типа п-р-п.

Электронный коммутатор работает следующим образом.

На входы ключевых элементов 10 и 12 подается импульсный дифференциальный сигнал, которым может быть сигнал с противофазных выходов элемента эмиттерно связанной логики. На вход смещения подается напряжение ЕСИ, равное по величине синфазному уровню входного сигнала, управляющего ключевыми элементами 10 и 12.

Во время выборки на вход ключевого элемента 10 подается напряжение полс жительной полярности относительно по тенциала смещения Е, а на вход ключевого элемента 12 напряжение 45 отрицательной полярности относительно потенциала Е < При этом ключевые элементы 10 и 12,например транзисто-, ры запираются.Транзисторы 5 и 7 об-! разуют дифференциальный каскад, пос- Я} ледовательно с выходом которого вклю-. чается выход второго дифференциального каскада, образованного из транзисторов 6 и 8. Оба этих каскада рабсйают параллельно и каждый из них . 55 является активной динамической нагрузкой для другого. В результате тран.= зисторы 5-8 во время выборки работают как усилитель, который управ-.. ляет напряжением на накопительном конденсаторе 2 таким образом, что это - О напряжение равно напряжению на масштабном резисторе 3, последнее, в свою очередь, определяется входным током устройства, протекающим через токоэадающий резистор 4. Следователь- 6$ но, во время выборки предлагаемое устройство является масштабным усилителем. На время хранения напряжения на накопительном конденсаторе 2 полярности напряжений на управляющих входах ключевых элементов 10 и 12 . относительно потенциала смещения Есм изменяются на противоположные. Транзисторы ключевых элементов 10 и 12 отпираются, а транзисторы 5-8 запираются, и выходное напряжение устройства поддерживается неизменным, поскольку заряд на накопительном конденсаторе 2 может изменяться только при наличии коллекторных токов транзисторов 7 и 8.

Выходное сопротивление транзисторов 7 и 8, работающих по схеме с общей базой, весьма велико как во время выборки, так и во время хранения напряжения на накопительном конденсаторе. Поэтому глубина обратной связи, охватывающей операционный усилитель через накопительный конденсатор, остается неизменной как во время выборки, так и во время хранения.

Это позволяет увеличить частоту среза устройства, то есть повысить быстродействие устройства. Скорость нарастания выходного напряжения и граничная частота предлагаемого устройства не связаны с величинами сопротивлений масштабного и токозадающего резисторов 3 и 4 и с величиной сопротивления ключевых элементов 10 и 12 в открытом состоянии, а определяются значениями токов, вырабатываемых генераторами тока 9 и

11. Это позволяет устранить динамические и статические погрешности, обусловленные влиянием остаточных параметров ключа в открытом состоянии, а также уменьшить погрешности, связанные с выходным сопротивлением операционного усилителя. В результате улучшаются точность и быстродейстэне электронного коммутатора. Вследствие высокоомности коллекторных цепей транзисторов 7 и 8 устраняется дополнительный полюс из частотной характеристики устройства, что позволяет избежать колебательный переходной процесс при изменении состояния устройства, то есть уменьшить апертурное время. Транзисторы 5-8 образуют сбалансированный мост. уменьшаииций паразитное прохождение коммутирующего напряжения. Таким образом, устраняются паразитный ток смещения и помехи на выходе устройства благо/ даря чему повышается точность. Кроме того, отстутствие разряца накопительного конденсатора 2 обратными токами транзисторов, поскольку напряжение на переходах база-коллектор транзисторов 7 и 8 поддерживается равным напряжению смещения операционного усилителя 1 то есть практически близким к нулю, уменьшает спад напря801249

Формула изобретения

Составитель.Л. Валян

Редактор Л. Пчелинская Те е Ж. астелевич®о екто Н Швыдкая

0456 8 Тираж 9 9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра кая наб. . 4 5

Заказ

Филиал ППП."Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 жения на накопительном конденсаторе

2, базовые токи транзисторов 5 и 6, компенсируют друг друга, что дает возможность получить высокую точность преобразования устройства во время выборки, для переключения устройства требуется небольшая величина перепада управляющего напряжения, что дает возможность непосредственно согласовывать управляющие входы схемы с выходами эмиттерно связанной логики и получить предельно высокое быстродействие °

Необходимо отметить, что в качестве ключевых элементов 10 и 12, кроме транзисторов, могут использоваться и другие элементы, например, диоды 3%

Шоттки, что может оказаться выгодным для некоторых случаев.

Электронный коммутатор, содержащий операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен накопительный конденсатор к выходу операционного усилителя подключен один вывод масштабного резистора, другой вывод которого соединен с выводом токозадающего резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения погрешности коммутации, введены две пары транзисторов противоположных типов проводимости, два генератора тока и два ключевых элемента, причем выходы первого генерато-. ра тока и первого ключевого элемента соединены между собой и с эмиттерами транзисторов типа р-п-р,выходы второго генератора тока и второго ключевого элемента соединены между собой и с эмиттерами транзисторов типа п-р-п, базы первой пары транзисторов противоположных типов проводимости соединены с объединенными выводами токозадающего и масштабного резисторов, коллекторы второй пары транзисторов подключены к инвертнрующему входу операционного усилителя, а базык неинвертирующему входу, который соединен с источником смещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. БалаКай В. Г. н др. Интегральные схемы аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. М., "Энергия", 1972, с. 173, рис. 4,14. .2. Шило В. Л. Линейные интеграль» ные схемы. И., "Советское радио", 1974, с. 261, рис. 8,12а (прототип) .