Электронный коммутатор

Соев СоеетсюаСоциалистическихРеспубеа оц 801 249(51)М. Клз Н 03 К 17/б 0 с присоединением заявки ЙФ Гоеударствениый комитет СССР оо Аеааи нзобретеннй и открцтмя(54) ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова но, например, в модуляторах импульс. но-кодовой модуляции в качестве дискретизатора.Известен электронный коммутатор, содержащий ключевую схему, конденсатор и согласующие усилители 11Это устройство имеет недостаточное быстродействие и невысокую точность.Известен электронный коммутатор, содержащий операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен накопительный коиденсатор, к выходу операционного усилителя подключен один вывод масшштфбного резистора, другой вывод которого соединен с выводом токоза . дающего резистора 21Однако его динамические и точностные характеристики оказываются по ряду причин также неудовлетвори-. тельными.Цель изобретения - повышение быстродействия и уменьшение погрешности коммутацииПоставленная цель достигается тем что в электронный коммутатор, содер-. жащий операционный усилитель, меж- З 0 ду выходом и инвертирующим входом которого включен накопительный конденсатор, к выходу операционного усилителя подключен один вывод масштабного резистора, другой вывод которо . го соединен с выводом токозаданющего резистора, введены две пары транзисторов противоположных типов проводимости, два генератора тока и два ключевых элемента, причем выходы первого генератора тока и первогоключевого 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 объединенньащ 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, между801249 10 15 ЗО выходом и инвертирующим входом кото.рого включен накопительный конденсатор 2, к выходу операционного усилителя 1 подключен один вывод масштабного резистора 3, другой выводкоторого соединен с одним из выводовтокозадающего резистора 4 и базамитранзистрров 5 и б, образующих первую пару транзисторов противоположных типов проводимостей, а коллекторы транзисторов 5 и б подключены ксоответствующим источникам питающегонапряжения. Коллекторы транзисторов7 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 7типа р-и-р соединены между собой иподключены к выходам первого генератора 9 тока и первого ключевого элемента 10, выполненного, например, натранзисторе типа р-п-р. Эмиттерытранзисторов 6 и 8 типа п-р-п соединены между собой и подключены квыходам второго генератора 11 тока и второго ключевого элемента 12, выполненного, например, на транзисторетипа и-р-п,Электронный коммутатор работает следующим образом.На входы ключевых элементов 10 и 12 подается импульсный дифференциальный сигнал, которым может быть сигнал с иротивофазных выходов элемента эмиттерно связанной логики. На вход смещения подается напряжение ЕСИ, равное ио величине синфазному уровню входного сигнала, управляющего ключевыми элементами 10 и 12. Во время выборки на вход ключевого элемента 10 подается напряжение положительной полярности относительно потенциала смещения Е , а на вход ключевого элемента 12 напряжение 45 отрицательной полярности относительно потенциала Е н. При этом ключевые элементы 10 и 1,например транзисто-, ры запираются.Транзисторы 5 и 7 образуют дифференциальный каскад, пос- Яо ледовательно с выходом которого вклю-. чается выход второго дифференциального каскада, образованного из транзисторов 6 и 8, Оба этих каскада работают 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 фО напряжение равно напряжению на масштабном резисторе 3, последнее, в свою очередь, определяется входным током устройства, протекающим через токоэадающий резистор 4. Следователь но, во время выборки предлагаемоеустройство является масштабным усилителем. На время хранения напряжения на накопительном конденсаторе 2 полярности напряжений на управляющихвходах ключевых элементов 10 и 12 .относительно потенциала смещения Есмизменяются на противоположные. Транзисторы ключевых элементов 10 и 12отпираются, 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 и11. Это позволяет устранить динамические и статические погрешности,обусловленные влиянием остаточныхпараметров ключа в открытом состоянии, а также уменьшить погрешности,связанные с выходным сопротивлениемоперационного 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 состоянияустройства, то есть уменьшить апертурное время. Транзисторы 5-8 образуют сбалансированный мост, уменьшаизций 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 наиряжеНие на переходах база-коллектор транзисторов 7 и 8 поддерживается равным напряжению смещения операционного усилителя 1 то есть практическиблизким к нулю, уменьшает спад напря801249 Формула изобретения Составитель Л. Валянедактор Л. Пчелинская Те е Ж. астелевичЖо екто Н. Шв аз 0 е Тираж 9 9 дарственного ко м изобретений и ква ЖРа 456 8 ВНИИПИ Го по де 113035 МЗак Подписно митета СССР открытий кая наб. Ужгород, ул. ПФилиал ППП,"Патен ная, 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 быстродействиеНеобходимо 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 резисто" ра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия иуменьшения погрешности коммутации,введены две пары транзисторов противоположных типов проводимости, двагенератора 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,выходывторого генератора тока и второго ключевого элемента соединены между собой и с эмиттерами транзисторов типап-р-п, базы первой пары транзисторовпротивоположных типов проводимостисоединены с объединенными выводамитокозадающего и масштабного резисторов, коллекторы второй пары транзисторов подключены к инвертнрующемувходу операционного усилителя, а базык неинвертирующему входу, которыйсоединен с источником смещения.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Балакай В. Г. н др. Интегральные схемы аналого-цифровых и цнФроаналоговых преобразователей, М., "Энергияф, 1972, с. 173, рис. 4,14.2. Шило В. Л. Линейные интеграль."ные схемы. М., ффСоветское радио",1974, с. 261, рис. 8,12 а (прототип) .