Многоканальный коммутатор аналоговых сигналов

(54)(57) 1. МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, содержащий в каждом канале коммутирующий МОП- транзистор, сток которого является коммутируемым входом коммутатора, а подложка соединена с положительной клеммой фплавающего" источника питания, и многоканальное устройство гальванической развязки, входы каналов которого являются управлякщими входами коммутатора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения коммутатора и повышения его помехозащищенности, в нега введен де. шифратор, а в каждый канал коммутатора введены два управляющих МОП- транзистора, затворы которых соеди- иены с соответствующим выходом де шифратора, сток первого транзистора соединен с подложкой и отрицательной клеммой фплавающего" источника питания, исток соединен с затвором коммутирующего транзистора данного канала и стоком второго управляющего транзистора, исток которого соединенс подложкой и положительной клеммой фплавающегоп источника питания, источники коммутирующих транзисторов соединены с общей клеммой фпла-, вающегоф. источника питании и являют. - ся выходом коммутатора, входы дешиф- ратора.соединены с выходами соответ, ствующих каналов устройства гальванической развязки, а шины питания уст-., ройства гальванической развязки и дешифратара соединены соответственно с положительной и отрицательной клеммами"нлавающегоф источника питания,2Коммутатор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем;чтЬ многоканальное устройство гальванической развязкисодержит в каждом канале оптрон, анод светодиода которого является входом канала, катод через резистор соединен с общей клеммой, анод фото- диода соединен с положительной клеммой фплавающего" источника питания, катод фотодиода является выходом канала и через резистор соединен с отрицательной клеммой фплавающего" источника питания.Изобретение относится к импульсной технике, в частности к электронной коммутации аналоговых сигналов,и может быть использовано в информационно-измерительных системах.Основные требования, предъявляемые к многоканальным коммутатораманалоговых сигналов информациойноизмерительных систем, состоят вмалой величине погрешности (единицымикровольт) высоком быстродействии(тысячи каналов в секунду),большойпомехоэащищенности и реализуемостиметодами интегральной технологии.Известен коммутатор аналоговыхсигналов, содержащий в коммутирующем канале МОП-транзистор, сток кото.рого соединен с входной шиной, аисток - с выходной, резистор, который включен между затвором и истоком,и управляющий ключ ( 11.Данный коммутатор имеет сравнительно небольшую погрешность, высокое быстродействие и легко изготовляется в интегральном виде, однако для него свойственна моду-.ляция сопротивления канала в за-.висимости от величины входногосигнала, что вносит значительную погрешность в работу. коммутатора.Эффект модуляции сойротивленияканала отсутствует в коммутатореаналоговых сигналов, содержащем вкоммутирующем канале МОП-транзистор,сток которого . соединен с входнойшиной, а исток соединен с выходнойшиной и через операционный усилительсоединен с затвором транзистора,который через управляющий ключевойэлемент соединен с источником смещения 23,Однако, такой коммутатор не выдерживает больших напряжений помехи,что делает его неудовлетворительнымв отношении помехозащищенностиНаиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсямногоканальный коммутатор аналоговыхсигналов, содержащий в каждом канале коммУтирующий МОП-транзистор,сток которого является коммутируемым, входом коммутатора, а подложка соединена с положительной клеммой "плавающегоф источника питания, и многоканальное устройство гальваническойразвязки, вхОды каналов которогоявляются управляющими входами коммутатора3,Недостатком указанного коммутатора является малая помехозащищенность вследствие сравнительно большой величины паразитной емкости меж.ду управляющими. и коммутируемымицепями. Паразитная емкость обусловлена межзлектродными емкостями оптронов (емкость между входом и выходом оптрона ), Эта емкость пропор, циональна числу оптронов, количество 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Фкоторых равно числу каналов коммутатора.Цель изобретения - повышение помехоэащищенности и упрощение коммутатора.Укаэанная цель достигается тем,что в. многоканальный коммутатораналоговых сигналов, содержащий вкаждом канале коммутирующий МОП-транзистор, сток которого является коммутируемым входом коммутатора, а подложка соединена с положительной клеммой "плавающего" источника питания,и многоканальное устройство гальванической развязки, входы. каналов которого являются управляющими входамикоммутатора, введен дешифратор, а вкаждый канал коммутатора введены двауправляющих МОП-транзистора, затворыкоторых соединены с соответствующимвыходом дешифратора, сток первоготранзистора соединен с подложкой и,отрицательной клеммой "плавающего"источника питания, исток соединен сзатвором коммутирующего транзистораданного канала и стоком второго управляющего транзистора, исток которого соединен с подложкой и положительной клеммой "плавающего" источника питания, истоки коммутирующихтранзиторов соединены с общей клеммой "плавающего". источника питанияи являются выходом коммутатора, входы дешифратора соединены с выходамисоответствующих каналов устройствагальванической развязки, а шины питания устройства гальс:нической развязки и дешифратора оединены соответственно с положительной и отрицательной клеммами "плавающего" ис-,точника питания.В одной иэ возможных реализациймногоканальное устройство гальванической развязки содержит в каждомканале оптрон, анод светодиода которого является входом канала, катодчерез резистор соединен с общей клеммой, анод Фотодиода соединен с положительной клеммой плавающего источника питания, катод фотодиода является выходом канала и через резисторсоединен с отрицательной клеммой"плавающего" источника питания.Предлагаемое выполнение схемымногоканального коммутатора аналоговых сигналов позволяет сократить число входов устройства гальваническойразвязки вй й 2=раэ,и 1 о 9 й, игде й - число коммутируемых каналовкоммутатора,и - число управляющих входовкоммутатора и й связано с изависимостью й = 2 илиИи = 1 о 9 й,что значительно уменьшает число оптронов в устройстве гальванической .развязки и, следовательно, во столько же раз уменьшает параэитную емкость между цепями управления икоммутируемыми цепями и увеличиваетсопротивление гальванической развязки, что повышает помехозащищенностькоммутатора.На фиг. 1 изображена схема многоканального коммутатора аналоговыхсигналов, на фиг. 2 - вариант выполнения устройства гальванической развязки,Устройство содержит коммутирующийМОП-транзистор 1, коммутируемые входы 2 коммутатора, "плавающий" источник 3 питания изолизованный от корпуса), выход 4 коммутатора, первые 5и вторые б управляющие,МОП-транзис.торы, дешиФратор 7, многоканальноеустройство 8 гальванической развязки, управляющие входы 9 коммутатора 2 Ообщую клемму 10, светодиоды 11, резисторы 12, фотодиоды 13 и резисторы 14.Коммутатор аналоговых сигналов(Фиг. 1). содержит в каждом из И каЙалов коммутирующий Р - канальныйМОП-,транзистор 1 обогащенного типа,сток которого является коммутируемым входом 2 коммутатора, а истоксоединен с клеммой, являющейся средней ( нулевой потенциал точкбй фплавающегоф источника 3 питания, которая одновременно служит выходом 4коммутатора, подложка соединена сположительной клеммой источника 3питания (+Е), а затвор соединен с З 5.истоком первого управляющего МОПтранзистора 5 и стоком второго управляющего МОП-транзистора б, транзистор 5 является и-канальным, атранзистор б - -канальным ИОП-тран Озистором обогащенного типа. Затворытранзисторов 5 и б соединены с соот ветствующим выходом дешифратора 7;сток транзистора 5 соединен с подложкой и отрицательной клеммой источника 3 питания (-Е), а исток транзистора б соединен с подложкой и положительной клеммой источника 3 питания (+Е). Входы дешифратора 7 соединены с выхОдами многоканального устройства 8 гальванической развязки,входы которого являются управляющимивходами 9 коммутатора.Многоканальное устройство 8 гальва-.нической развязки ( Фиг. 21 содержитв каждом канале светодиод 11, анодкоторого служит соответствующим уп-равляющим входом 9 коммутатора, акатод через резистор 12 соединен собщей клеммой 10, и фотодиод 13,анод которого соединен с отрицательной клеммой источника 3 питания ( -Е;катод является выходом соответствующего канала устройства 8 гальванической развязки и через реэистор 14соединен с положительной клеммой у источника 3 питания (+Е);.светодиод 11 оптически связан с Фотодиодом 13, образуя в совокупности с ним фотодиодный оптрон.При необходимости типы проводимости каналов МОП-транзисторов 1, 5 и б могут быть изменены на противоположные, при этом одновременно должна быть изменена полярность источников 3 питания. Устройство 8, гальванической развязки может быть выполнено на основе Фототранзисторных оптронов или оптронов с усилителями-Формирователями на выходе.Функционирование предлагаемого многоканального коммутатора аналоговых сигналов осуществляется. следую-. щим образомДопустим, в исходном состоянии сигналы на управляющих входах 9 отсутствуют, При этом на всех выходах дешифратора 7 имеется потенциал отрицательного уровня, который поддерживает транзисторы б.в открытом состоянии, а транзисторы 5 - в закрытом, благодаря чему коммутирукйие транзисторы 1 закрыты, что соответствует не- проводящему состоянию каналов комму- татора. При подаче на.управляэкие входы 9 комбинации сигналов высоко.го уровня, соответствующей номеру включаемого канала, через светодиоды 11, на которые поданы данные сиг. - налы, начинает проходить ток, вырабатываемое ими световое излучение переводит оптически связанные с ними фотодиоды 13 в состояние с высокой проводимостью в соответствии с входной комбинацией сигналов, в результате чего напряжение на их катодах уменьшается до низкого уровня. Уменьшение напряжения,на катодах фото- диодов 13 соответствует подаче сиг-налов ф 1" на связанные с ними входы дешифратора 7, в результате чего наодном из выходов дешифратора 7 появляется положительный сигнал высокого уровня, который переводит транзистор 5 в открытое состояние, а транзистор б - в закрытое, Включение транзистора 5 и выключение транзистора б обеспечивают подачу на затвор коммутирующего транзистора 1 отрицательного потенциала, который переводит транзистор 1 во включенное состояние, и коммутируемый:вход 2 оказывается подключенным к выходу 4, т.е, происходит включение определенного канала коммутатора. При снятии сигналов высокого уровня с управляющих входов 9 схема возвращается в первоначальное состояние.Аналогичным образом может быть включен любой канал коммутатора.Выполнение коммутатора согласно предлагаемой схеме позволяет снизить паразитную проходную емкость и увеличить помехозащищенность как егоб 1034183 ИИПИ Заказ 5643/59 Тираж 936 Подпис лиал ППП "Патентф, г,ужгород,ул.Проектная,4 самого, так и информационно-измерительной система, в которую он входит,Так, например, введение такого коммутатора в систему внутриреакторного контроля атомной электростанциипозволяет увеличить помехозашищенность, что равносильно повышениюточности измерений таких параметров ядерного реактора, как температуравнутри активной зоны, давление нт.д. Это в свою очередь позволяетуменьшить запасы до критическогосостояния реактора, что приводит к уменьшению себестоимости производимой. АЭС электроэнергии.