Матричный коммутатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотоэ Советсник

Социапнстнческик

Республик (и)902256 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 090680 (21) 2937380/18-21 с присоединением заявки №(23) ПриоритетОпубликовано 3001Л2. Бюллетень № 4 (5l)M. Кл.

Н 03 К 17/56

K 03 K 17/72

3Ъауаарстаеннвй комнтет

СССР по делам нзооретеннй н открытнй (53) УДК 621 ° 382 (088. 8) Дата опубликования описания 3001.82 . (72) Автор изобретения

А.П. Шевьев (71 ) Зая вн тел ь

Московский ордена Трудового Красного Зна электротехнический институт связи (54) МАТРИЧНЫЙ КОММУТАТОР

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для создания коммутаторов с матричной организацией цепей управления.

Известны матричные коммутаторы с постоянной памятью в каждой ячейке, содержащие в каждой ячейке тиристор, последовательно с которым включена нагрузка, первые и вторые координатные шины, шину питания, общую шину и источник смещения (lj.

Недостаток указанных матричных коммутаторов заключается в том, что для выбора требуемых ячеек в нем используется зависимость переключательных характеристик тиристоров от величины анодного напряжения, которая является слабо выраженной, что делает вероятность неправильной выборки ячеек весьма значительной.

Известен матричный коммутатор, содержащий в каждой ячейке тиристор, имеющий первый и второй катоцы, и

2 резистор, включенный последователь но с тиристором, и диод, первый .вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора, а также первые, вторые и третьи координатные шины, шину питания и общую шину, первые, вторые и третьи ключевые элементы, входы которых являются первыми, вторыми и третьими координатными входами коммутатора, и резисторы, причем первые координатные шины соединены с вторыми выводами диодов, вторые координатные шины соединены с вторыми катодами тиристоров, а третьи координатные шины чет5 рез третьи ключевые элементы соединены с шиной питания, кроме того, указанное устройство содержит источник смещения, полярность которого

20 противоположна полярности основного источника питания 32).

Недостаток данного коммутатора состоит в наличии источника смещения противоположной полярности, реа.

3 90 лизация которого связана с определенными трудностями.

Цель изобретения — упрощение устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в матричный коммутатор, содержащий в каждой ячейке тиристор, имеющий первый и второй катоды, резистор, включенный последовательно с тиристором, и диод, первый вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора, а также первые, вторые и третьи координатные шины, шину питания и общую шину, первые, вторые и третьи ключевые элементы, входы которых являются первыми, вторыми и третьими координатными входами коммутатора, и ре- зисторы, причем первые координатные шины соединены с вторыми выводами . диодов, вторые координатные шины соединены с вторыми катодами тиристоров, а третьи координатные шины через третьи ключевые элементы соединены с шиной питания, в каждую ячейку дополнительно введен первый транзистор, база которого соединена с первым катодом тиристора, эмиттер соединен с общей шиной, а коллектор является выходом ячейки, первые координатные шины соединены с выходами первых ключевых элементов и через резисторы соединены с шиной питания, вторые координатные шины соединены с =:ыходам :: вторых ключевых элементов, третьи координатные шины через резисторы соединены с анодами тиристоров.

Кроме того, матричный коммутатор может быть модифицирован введением в каждую ячейку второго транзистора, коллектор и база которого соединены с первым катодом тиристора, а эмиттер соединен с общей шиной; введением пороговых элементов, которые включены между первыми координатными шинами и общей шиной; введением допол нительного ключевого элемента, выход которо;-о соединен со входами третьих ключевых элементов, а вход является входом выключения коммутатора.

Иа фиг. 1 изображена общая схема матричного коммутатора; на фиг. 2 второй возможный вариант выполнения ячеек коммутатора; на фиг. 3 - вариант выполнения пороговых элементов.

Матричный коммутатор содержит (фиг. 1) прямоугольную матрицу из m x n ячеек 1=1-1 = m х и. Каж22 6 дая из ячеек 1 = j содержит двухкатодный тиристор 2, первый катод которого соединен с базой транзистора 3, эмиттер транзистора 3 соединен с общей шиной 4, а коллектор 5 транзистора 3 является выходом ячейки 1 = j, Управляющий электрод тиристора 2 через диод 6 соединен с первой координатной шиной 7, в качестве диодов 6 целесообразно использовать диоды Шоттки. Второй катод тиристора 2 соединен с второй координатной шиной 8, анод тиристора 2 через резистор 9 соединен с третьей координатной шиной 10. Первые координатные шины 7 через соответствующие резисторы 11 соединены с шиной 12 питания, через соответствующие пороговые элементы 13 — с общей шиной 4 о и с выходами соответствующих первых ключевых элементов 14, входы 15 которых являются первыми координатными входами коммутатора. Вторые коорди,натные шины 8 соединены с выходами соответствующих вторых ключевых элементов 16, входы 17 которых являются вторыми координатыми входами коммутатора. Третьи координатные шины

10 соединены с шиной 12 питания через соответствующие третьи ключевые элементы, выполненные на транзисторах !

8, включенных по схеме с общим коллектором. Базы транзисторов 18 могут служить в качестве третьих координатных входов коммутатора, что обеспе35 чивает выключение ячеек матрицы

"по столбцам".

В схеме (фиг. 1) данные транзисторы управляются совместно, для чего базы транзисторов 18 через, резистор

19 соединены с шиной 12 питания и с выходом дополнительного ключевого элемента 20, вход 21 которого является входом выключения ячеек коммутатора. Между базами транзисторов

4$

18 и общей шиной 4 может быть включен дополнительный пороговый элемент

22, фиксирующий напряжение на базах данных транзисторов на соответствующем уровне.

Второй возможный вариант выполнения ячеек коммутатора (фиг. 2), отличается от показанного на фиг.1 наличием дополнительного транзистора 23 коллектор и база которого соединены с первым катодом тиристора 2, а эмиттер — с общей шиной 4.При таком включении транзисторы 3 и 23 образуют источник стабильтаточного для включения тиристоров

2, расположенных в невыбранных столбцах матрицы. Для получения такой последовательности напряжений на шинах 7 и 8 при условии совпадения сигналов на входах 15 и 17 необходимо, чтобы время выключения транзистора ключевых элементов 16 превышало время выключения транзистора ключевых элементов 14, что может быть достигнуто соответствующим подбором конфигурации транзисторов и величины резисторов.

Таким образом, данное устройство проще по своей реализации, поскольку для его работы не требуется наличие источника смещения противоположной полярносги, и более технологично. го

Формула изобретения

1. Матричный коммутатор, содержащий в каждой ячейке тиристор, имеющий первый и второй катоды, резистор, который включен последовательно с тиристором, и диод, первый вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора, а также первые, вторые. и третьи координатные шины, шину питания и общую шину, первые, вторые и третьи ключевые элементы, входы которых являются первыми, вторыми и третьими координатными входами коммутатора, и резисторы, причем первые координатные шины соединены с вторыми выводами диодов, вторые координатные шины соединены с вторыми катодами тиристоров, а третьи координатные шины через третьи ключевые элементы соединены с шиной питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в каждую ячейку дополнительно введен первый транзистор, база которого соединена с первым катодом тиристора, эмиттер соединен с общей шиной, а коллектор является выходом ячейки, первые координатные шины соединены с выходами первых ключевых элементов и через резисторы соединены с шиной питания, вторые координатные шины соединены с выходами вторых ключевых элементов, а третьи координатные шины через ре зисторы соединены с анодами тиристоров.

2. Коммутатор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем,что, в-каждую

5,902256 6 ного тока с диодным смещением, что обеспечивает получение фиксированного тока в нагрузках.

Пороговый элемент 13 содержит диод 24, аналогичный по своей технологии диодам 6, и диоды 25, 26, выполненные на основе коллекторных переходов транзисторов. Подобное выполнение пороговых элементов 13 обеспечивает максимальное напряжение на шинах 7. Матричный коммутатор работает следующим образом.

Допустим, что в исходном состоянии тиристоры 2 всех ячеек коммутатора находятся в выключенном состоянии на координатных входах 15 и 17 и входе 21 выключения сигналы низкого уровня (менее 0,4 В) . Для включения ячеек 1 = 1 первого столбца матрицы на соответствующий (первый) вход 17 и соответствующие входы 15 подаются сигналы высокого уровня (нЬ менее 2,4 8). В результате этого на первой шине 8 устанавливается низкий потенциал (около 0,38), а на выбранных шинах 7 — потенциал порогового элемента 13, при этом в схеме имеет место такое соотношение напряжений, благодаря которому через управляющие р-и переходы зо р-база - второй катод тиристоров 2 выбранных ячеек начинает протекать ток, который вызывает их включение.

После окончания сигналов высокого уровня на входах 15 и 17 анодный

35 ток включенных тиристоров 2 перераспределяется в первые катоды тиристоров 2, соединенные с базами транзисторов 3. Транзисторы 3 включаются и на соответствующих выходах 5-1 выбранных ячеек 1=1 устанавливается низкий потенциал. аналогичным образом могут быть включены ячейки, расположенные в других столбцах матрицы.

Для выключения ячеек на вход 21 подается сигнал высокого уровня.

При этом на базах транзисторов 18 устанавливается напряжение около

0,3В, транзисторы 18 выключаются и обрывают анодный ток включенных ти50 ристоров 2, что вызывает их выключение.

В отсутствие пороговых элементов 13 для работы коммутатора требуются соответствующие временные соотношения напряжений на координатных шинах 7 и 8 когда напряжение на шинах 7 не достигает уровня, дос902256

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1., Патент США М 3.680.049, кл.340-166 опублик. 1972.

>р 2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2803983, кл. H 03 K 17/56, 1979 (прототип). ячейку дополнительно введен второй транзистор, коллектор и база которого соединены с первым катодом тиристора,а эмиттер соединен с общей шиной.

3. Коммутатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем,что дополнительно введены пороговые элементы, которые включены между первыми координатными шинами и общей шиной.

Коммутатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что дополнительно введен ключевой элемент, выход которого соединен со входами третьих ключевых элементов, а вход является входом выключения коммутатора.

902256

Составитель 8. Чачанидзе

Редактор А. Мотыль Техред М.Гергель

Заказ 12427/71 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1-35,Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4