SU1506539A1 - Электронный коммутатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области импульсной техники и может быть использовано в качестве коммутатора аналоговых сигналов в системах измерени  и контрол . Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Цель достигаетс  путем введени  в устройство четвертого КМДП-ключа 33, четвертого 39 и п того 40 разделительных и второго 41 накопительного конденсаторов и двух дополнительных шин смещени -прив зки 31 и разв зки 32. Устройство содержит, кроме того, входные шины 2,3, выходную шину 4, управл ющие шины 5-7, шины питани  8-10, КМДП-ключи 11-13, четыре диода 19-22, резисторы 23,25,28,29,34-38, разделительные конденсаторы 24,27,30,39,40, накопительные конденсаторы 26 и 41. Благодар  тому, что третий 30 и четвертый 39 разделительные конденсаторы зар жаютс  через соответственно третий 28 и п тый 34 резисторы с большой посто нной времени, величина помехи на выходе от источника напр жени  смещени  и самого коммутируемого сигнала значительно снижаетс , а помеха, содержаща с  в напр жении источника смещени , дополнительно компенсируетс  за счет идентичности цепей зар да накопительных конденсаторов. Включенные между дополнительными шинами прив зки 31 и разв зки 32 дев тый резистор 38 и п тый разделительный конденсатор 40 образуют при этом фильтр нижних частот, обеспечивающий снижение уровн  помех в общей точке накопительных конденсаторов. 1 ил.

Description

п«

п« п«

-.

; nn- tl-rrrnr

О)

ел

со ;о

LW

Нунпа ик/ча

315065ре диода 19-22, резисторы 23, 25, 28, 29, 34-38, разделительные конденсаторы 2А, 27, 30, 39, 40, накопительные конденсаторы 26 и 41. Бла- годар  тому, что третий 30 и четвертый 39 разделительные конденсаторы зар жаютс  через соответственно третий 28 и п тьш 34 резистог- с большой посто нной времени, величина по- ю мехи на выходе от источника напр жени  смещени  и самого коммутируемого сигнала значительно снижаетс .

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в качестве аналогового коммутатора в системах измерени  и контрол .

Цель изобретени  - повышение точности коммутации.

Поставленна  цель достигаетс  путем введени  в устройство дополнительно четвертого КВДП-ключа, двух разделительных, одного накопительного конденсаторов и двух дополнительных шин смещени . При этом величина помех значительно уменьшаетс  благодар  тому, что третий и четвертый раздедительные конденсаторы зар жа- ютс  через соответственно третий и п тый резисторы с большой посто нной времени, а помеха, содержаща с  в напр жении источника смещени , при идентичности конденсаторов и цепей их зар да полностью компенсируетс  при встречном включении конденсаторов вторым КЩП-кпючом. Включенные между дополнительными шинами смещени  дев тьй резистор и п тый раз- делительньй конденсатор образуют при этом фильтр нижних частот, благодар  чему напр жение в общей точке накопительных конденсаторов также свободно от помех.

На чертеже приведена функциональна  схема электронного коммутатора.

Электронный коммутатор 1 содержит первую 2 и вторую 3 входные, выходную 4, первую 5, вторую 6, третью 7 управл ющие, нулевую 8 шины, две шины 9 и 10 питани , первый 11, второй 12, третий 13 КМДП-ключи, каждый из которых снабжен входным 14, выходным 15, управл ющим 16 выводами, первьм 17, вторым 18 выводами питани , четыре диода 19-22, включенные попара помеха, содержаща с  в напр жении источника смещени , дополнительно компенсируетс  за счет идентичности цепей зар да накопительных конденсаторов . Включенные между дополнитель- шинами прив зки 31 и разв зки 32 дев тый резистор 38 и п тьй разделительный конденсатор 40 образуют при этом фильтр нижних частот, обеспечивающий снижение уровн  помех в обшей точке накопительных конденсаторов . 1 ил.

но (19 и 20, 21 и 22) последовательно согласно между выводами питани  20 первого 11 и второго 12 КМ/Д11-ключей Причем обща  точка первой пары (19 и 20) диодов объединена с управл ющим выводом 16 первого К1-Щ11--ключа 11 и первым выводом первого резис- 25 тора 23 и через первьм разделительный конденсатор 24 подключена к первой управл ющей шине 5. Обща  точка второй пары (21 и 22) диодов объединена с управл юш 1М выводом 16 30 второго КМДП-ключа 12, через второй резистор 25 подключена к первым выводам 17 питани  КМДП-ключей и к первому выводу первого накопительного конденсатора 26, а через второй раз35 делительный конденсатор 27 - к второй управл ющей шине 6. Перва  входна  шина 2 через третий резистор 28 соединена с входным выводом 14 первого КМДП-ключа 11, выходной вывод 15

40 которого объединен с входным выводом 14 второго КМДП-ключа 12 и через включенные последовательно четвертый резистор 29 и третий разделительный конденсатор 30 соединен с выходной 5. шиной 4 и входным выводом третьего K ДП-ключa 13, выводы 17 и 18 питани  которого подключены к шинам 9 и 10 питани . Нулева  шина 8 подключена к выходному выводу 15 третьего 0 КМДП-ключа 13, управл ющий вьшод 16 которого подключен к третьей управл ющей шине 7. Устройство содержит также шину 3 1 прив зки и шину 32 разв зки,чет- ,вертый КМДП-ключ 33,п тьй 34, шестой г 35, седьмой 36, восьмой 37 и дев тый 38 резисторы, четвертьй 39 и п тьй 40 разделительные и второй 41 нако- пительньй конденсаторы. Выьоды 17, 18 питани  и упраап ющий вывод 16

четвертого КМДП-ключа 33 объединены с соответствующими выводами первого КЩП-ключа, втора  входна  шина 3 через п тьй резистор 34 соединена с входным выводом 14 четвертого КЩП ключа 33, выходной вывод 15 которого объединен с выходным выводом 15 второго КЦЦП-ключа 12 и через вкпючен-, ные последовательно шестой резистор 35 и четвертый разделительный конденсатор 39 соединен с нулевой шиной 8. Второй вывод 18 питани  четвертого К ЩП-ключа 33 соединен с вторыми выводами питани  первого 11 и второго 12 Ю-ЩП-ключей и через второй накопительный конденсатор 41 подключен к второму выводу первого накопительного конденсатора 26. Первьм 26 и второй 41 накопительные конденсаторы зашунтированы седьмым 36 и восьмым 37 резисторами соответственно, их обща  точка подключена через де- в тьй резистор 38 к iiniae 31 прив зки и через п тьш разделительный конденсатор 40 - к шине 32 разв зки

Устройство коммутации содержит, кроме-того, источник 42 напр же ш  смещени , включенньй между нулевой 8 и второй входной 3 ппи .амн, источник 43 коммутируемого напр жени , включенный меж;4у вxoдны D шинапи 2 и 3, источники 44 и 45 питани , включенные между нулевой иппюй 8 и шина- ми 9 и 10 питани , объединенными с 1Ш1нами питани  устройства 46 управлени , управл ющие выходы 47 и 48 которого подключены к управл юпцш шинам 5 и 6 через токосграничиваюш 1е резисторы 49 и 50, а управл ющий выход 51 подключен к управл ющей шин 7 непосредственно. Шинь; разв зки 32 и нулева  В соединены токоограни- чивающим резистором 52. Резистор 53 нагрузки включен между выходной 4 и нулевой 8 шинами.

Устройство 46 управлени  содержит включенные последовательно генератор 54 импульсов и инвертор 55

Каждый КМДП-ключ содержит пару дополн ющих МДП-транзисторов, включенных параллельно,и инвертор. Ключ проводит, когда на управл ющий вывод подаетс  сигнал высокого уровн .

Электронный коммутатор 1 работает следующим образом.

Генератор 54 импульсов в устройстве 46 управлени  вырабатывает короткие повтор ющиес  положительные

0

5

пр моугольные импульсы, которые поступают на управл ющий выход 48 и че- через инвертор 55 - на управл ющие выходы 47 и 51. Указанные импульсы проход т на управл ющий вывод 16 КВДП-ключа 13 непосредственно, и на управл ющие выводы 16 КНЦП-ключей 11, 12, 33 - через соответствующие резисторы 49 и 50 и разделительные конденсаторы 24 и 27. При зтом положительные импульсы напр жени  (высокий уровень) открывают К Щ11-ключи, а отрицательные (низкий уровень) - закрьшают.

В отсутствие управл ющих импульсов КЩП-ключи 11, 33, 13 открыты, а ЮЩП-ключ 12 закрыт. Конденсатор 30 зар жаетс  до посто нной составл ющей напр жени  на первой входной шине 2 относительно нулевой шины 8 по цепи, содержащей элементы 2, 28, 11, 29, 30, 13, 8. Конденсатор 39 зар жаетс  до посто нной составл ющей напр жени  на второй входной шине 3 относительно нулевой шины 8 по цепи содержащей элементы 3, 34, 33, 35, 39 и 8.

Вследствие большой посто нной времени -зтих цепей, содержани х резисторы 28 и 34 с большим сопротивлением и конденсаторы 30 и 39 значительной емкости, помехи, содержащиес  в напр жени х на входных uBinax 2 и 3 относительно нулевой шины 8 ослабл ютс . На выходной шине 4 напр жение относительно нулевой шины 8 фиксируетс  открытым КМДП-ключом 13 на уровне, близком к нулю.

На врем  по влени  управл ющих импульсов все КМДП-ключи измен ют свои состо ни  на противоположные. Открывающийс  Ю- ДП-ключ 12 подключает к резистору 53 нагрузки за  женные с (до соответствующих напр жений) конденсаторы 30, 39. В течение времени действи  управл ющих импульсов напр жение на выходной шине 4 равно разности напр жений на конденсаторах 39 и 30, отрицательно относительно нулевой шины 8 и пропорционально напр жению между входными шинами 3 и 2. Это напр жение медленно спадает по мере разр да конденсаторов 30, 39 через резистор 53 нагрузки.

Таким образом, на резисторе 53 нагрузки формируетс  импульс напр жени , прив занньй к потенш1алу ну0

5

0

0

5

левой шины 8, причем амплитуда этог импульса пропорциональна напр жению источника 43 коммутируемого напр жени . Помехи, содержащиес  в напр жени х источников 42 и 43, отфильтрованы , а помехи, содержащиес  в напр жении источника 42 смещени , еще и скомпенсированы за счет встреного включени  идентичных конденсаторов 30 и 39. I

Дл  нормальной работы КМДП-ключе

11, 12, 13, 33 необходимо, чтобы, во-:первых, между выводами 17, 18 их питани  имелось напр жение, обеспечивающее их работоспособность, и во-вторых, потенциалы, приложенные к их входным 14 и выходным 15 выводам , не выходили из интервала между потенциалами выводов 17 и 18 питани Эти услови  выполн ютс . КЩП-ключ 13 работает в почти стандартных услови х с тем отличием, что потенциалы его выводов 17 и 18 питани  задаютс  разнопол рными (относитель но нулевой шины 8) напр жени ми источников 44 и 45 соответственно поэтому он может коммутировать измен ющее пол рность относительно нулевой шины 8 напр жение, не превосход щее (по модулю) напр жение источник 44 или,45 соответственно. Напр жени питани  КМДП-ключей 11, 12, 33 формруетс  из управл ющих ими импульсов следующим образом. Потенциал общей точки конденсаторов 26, 41, резисторов 36, 37 прив зываетс  к посто нному потенциалу второй входной шины 3 при помощи шины 31 прив зки; при этом резистор 38 и конденсатор 40 образуют фильтр низких частот, ослабл ющий в указанной общей точке пмехи , содержащиес  в напр жении источника 42. Управл ющие импульсы поступают через конденсаторы 24, 27 в общие точки вьшр мительных диодов 1 20 и 21, 22, соответственно, а такж через ко1оденсатор 40 в общую точку накопительных конденсаторов 26, 41. Диоды вьшр мп ют поступающие импульсы , в результате чего накопительные конденсаторы 26, 41 зар жаютс  до напр жений, разнопол рных относително их средне точки; соотношение меду напр жени ми на конденсаторах зависит от отношени  их емкости и отношени  сопротивлений шунтирующих их резисторов 36, 37. Напр жение между выводами 17, 18 питани  КМДП

8

0

5

0

5 Q

5

0

5

0

5

ключей 11, 12, 33 может достигать амплитуды напр жени  управл ющих импульсов. Эти ключи могут коммутировать измен ющее пол рность (относительно шины 31 прив зки) напр жение при условии, что потенциалы входного 14 и выходного 15 их выводов не выход т за потенциалы выводов 17 и 18 питани . При этом напр жение источника 42 смещени  (определ ющее потенциал шины прив зки) может во много раз превышать допустимое напр жение питани  КМДП-ключей.

Резисторы 29 и 35 задают определенное состо ние КМДП-ключей 11, 12, 33 в отсутствие управл ющих импульсов при включении источников 44 и 45 пи тани . Резисторы 29, 35 ограничивают токи через р-п-переходы подложка-ка- Ha. i КМД11--транзисторов КМДП-ключей 11, 12, 33 во врем  включени  источ НИКОВ 42 и 43 при выключеннь Х источниках 44 и 45.

Таким образом, из управл ющих импульсов формируетс  напр жение питани  ключей 11, 12, 33, причем смещение этого напр жени  относительно нулевой шины 8 определ етс  напр - -кением, поданным на imiHy 31 прив зг.и относительно ши}1ы 8, Резистор 38, конденсатор 40 обесттечивают фильг рацию напр жени  прив зки, что на не сколько пор дков ослабл ет проложде-- ние помехи, содержащейс  в напр жении источника 42 смещени , на конденсаторы 30 и 39 и далее на выходную шину 4„

Предлагаемое устройство имеет высокую помехоустойчивость по отношению к помехам в напр жени х источников смещени  42 и коммутируемого 43 благодар , во-первых, наличию конденсатора 39 и цепи его зар да (элементы 34, 33, 35), а также особому включению КТ ЩП-ключа 12, обеспечивающего последовательное подключение к нагрузочному резистору 53 конденсаторов 30 и 39, при котором помехи, накопившиес  на них, взаимно компенсируютс . Бо-вторых, благодар  наличию элементов 31, 38, 40, 32 прив зки, которые обеспечивают не только прив зку напр жений питани  (на выходах 17 и 18) КМ.Щ1-ключей 11, 12, 33 к 1Г:,окному напр жению относительно нулевой шины 8, но VI исключение возможное гл проникновени  помех на выходную Linny ч с выводов 17 и 18 питани  этих клк)Ч1. п через р-п-переход),1 подложка-капа ч их

КМДП-транзисторов. Это повышает точность устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электронный коммутатор, содержащий дев ть резисторов, первый, второй и третий разделител1 ные и первый накопительный конденсаторы, две входных , выходную, три управл ющих, нулевую шины, две шины питани , первьт, второй и третий КМДП-ключи, каждый из которых снабжен входным, выходным, управл ющим выводами и двум  выводами питани , четыре диода, включенные попарно последовательно согласно между выводами питани  первого и второго КМДП-ключей, причем обща  точка первой пары диодов объединена с управл ющим выводом первого КН/ДП-ключа и пррвым выводом первого резистора и через первый разделительный конденсатор подключена к первой управл ющей шине, обща  точка второй пары диодов объединена с управл ющим выводом второго КВД11-ключа, через второй резистор подключена к первым выводам питани  КМД11-ключей и к первому выводу первого накопительного конденсатора , а через второй разделительный конденсатор - к второй управл ющей шине, перва  входна  шина через третий резистор соединена с входным выводом первого КМДП-ключа, выходной вывод которого объединен с входным выводом второго КМДП-ключа и через включенные последовательно четвертый резистор и третий разделитель

   ныи ко)|денсат(ф соединен с 1и.1ход(ои шиной и входным выводом трепзСГ о КМПП-ключа, ВЫВОД. питани  которог о подключены к щинам питани , нулепл  шина подключена к выходному выводу третьего К11ДП-ключа, управл ющий вывод которого подключен к третьей управл ющей шине, о т :i и ч а ю - щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности, в него введены шина прив зки и шина разв зки, четвертьй КМДП-ключ, четвертый и п тьо разделительные и второй накопительньп конденсаторы , причем выводы питани  и управл ющий вывод четвертого КМШ1-ключа объединены с соответствующими выводами первого КОДП-ключа, втора  входна  шина через п тый резистор соединена с входным выводом четвертого КМДП- ключа, выходной вывод которого объединен с выходным выводом второго КМДП-ключа и через включенные последовательно шестой резистор и четвертый разделительный конденсатор соединен с нулевой щиной, второй вывод питани  четвертого КМДП-ключа соединен с вторыми выводами питани  первого и второго KHEni-ключей и через второй накопительный конденсатор подключен к второму выводу первого накопительного конденсатора, первый и второй накопительные конденсаторы зашунтированы седьмым и восьмым резисторами соответственно, их обща  точка подключена через дев тый резистор к шине прив зки и через п - тьй разделительный конденсатор - к шине разв зки.