Аналоговый переключатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК д 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ е свидетел кл. Н 03 К 1 Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 1298883, кл. Н 03 К 17/56,09,10.85.Авторско ьство СССРМф 1270889, 17/60,10.06.85.(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации, модуляции и преобразования сигналов. Цельюизобретения является расширение динамического диапазона изменения уровнявходного сигнала, при котором обеспечивается линейность передаточной характеристики, и расширение функциональных возможностей переключателя.,801480111 51) 4 Н 03 К 17/О, 17/00 Дпя,:достижения поставленной цели впереключатель, содержащий первый дифференциальный усилитель 1, первый 3и второй 4 резисторы, четыре ключа10-13 и первый усилитель мощности15, дополнительно введены второй операционный усилитель 2, пять резисторов 5-9 и второй усилитель мощности16. За счет симметрирования выходныхцепей, нагрузок и цепей обратных связей операционных усилителей в любомположении переключателя на выходепервого операционного усилителя всегда подключен один иэ двух усилителеймощности, имеющих равные нелинейности передаточных характеристик и охваченных общей обратной связью. Приэтом также осуществляется переключение аналогового сигнала между однойвходной клеммой и двумя выходными,чем достигается расширение функциональных возможностей устройства.1 илИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации, модуляции и преобразования сигналов,Цель изобретения - расширение динамического диапазона изменения уровня входного сигнала, при которомобеспечивается линейность передаточной характеристики, и расширение 10функциональных возможностей переключателя путем введения второго операционного усилителя, второго усилителя мощности и пяти резисторов и эасчет симметрирования выходных цепей, 15нагрузок и цепей обратных связей операционных усилителей, благодаря чемув любом из положений переключателяна выход первого операционного усилителя подключается один иэ двух усилителей мощности, которые имеют равныенелинейности вольт-амперных характеристик и охвачены общей обратнойсвязью. При этом также осуществляется переключение аналогового сигнала 25между одной входной клеммой и двумявыходными, чем достигается расширение функциональных возможностей Переключателя.Ца чертеже приведена функциональная схема аналогового переключателя,Аналоговый переключатель содержитдва операционных усилителя 1 и 2,семь резисторов 3 - 9, четыре ключа 1013, управляющие входы которых подключены к управляющей клемме 14, и дваусилителя 15 и 16 мощности, выходыкоторых соединены соответственно спервой и второй выходными клеммами17 и 18 устройства. При этом входная 40клемма 19 соединена с неинвертирующим входом операционного усилителя 1,выход которого подключен к первомувыводу первого резистора 3 и входам;щая шина 20 соединена с неинвертирующим входом второго операционного усилителя 2, выход которого подключен кпервому выводу второго резистора 4 ивходам третьего 12 и четвертого 13ключей, Вторые выводы резисторов 3 и4 соединены между собой и с инвертируюшим входом операционного усилителя 2, Выход ключа 10 соединен с первыми выводами третьего и пятого резисторов 5 и 7 и входом первого усилителя )5 мощности, выход которогоподключен к п рвому выводу шестогорезне ) (раРллхол к,"Вчя 1 1 соединен с первым и вторым выводами четвертого и третьего резисторов 6 и 5, атакже с входом второго усилителя 16мощности, выход которого подключен кпервому выводу седьмого резистора 9.Вторые выводы резисторов 8 и 9 соединены между собой и с инвертирующимвходом операционного усилителя 1.Выходы ключей 12 и 13 соединены свторыми выводами резисторов 6 и 7.Аналоговый переключатель работаетследующим образом.При отсутствии сигнала на управляющей клемме 14 аналогового переключателя контакты первого 10 и третьего 12 ключей нормально замкнуты, аконтакты второго 11 и четвертого 13ключей нормально разомкнуты, чтообеспечивает подключение к первойвыходной клемме 17 через первый усилитель 15 мощности сигнала с выходапервого операционного усилителя 1 иподключение к второй выходной клемме 18 через второй усилитель 16 мощности сигнала с точки соединения резисторов 5 и б делителя, включенногомежду выходами обоих операционныхусилителей. Операционный усилитель1 с делителем из равных по величинерезисторов 8 и 9 образует схему неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления, равным двум. Приэтом на входной клемме 19 устанавливается напряжение Б , на выходе операционного усилителя 1 - 211 8+ й Б клна выходной клемме 17 - 20, гдеП 8 - входное напряжение, 311 - падение напряжения на ключе,Операционный усилитель 2 с операционным усилителем 1 и делителем иэравных по величине резисторов 3 и 4образует схему инвертирующего усилителя с тем же коэффициентом усиления,у которого в точке соединения резисторов устанавливается нулевой потенциал, а напряжение на выходе операционного усилителя 2 устанавливаетсяравным 2 Б,ц, + й П кл со знаком, обратным входному сигналу, При идентичныхпараметрах ключей 10 и 12 в точкесоединения равных по величине резисторов 5 и 6 устанавливается нулевойпотенциал, который через усилитель16 мощности поступает на вторую выходную клемму 8. В случае изменения,величины падения напряжения на ключах 1 О и 12 ипи изменения уровня начзптноо смешения усилителей 15 и 16мо 0.ти гч цс, ссне. :ес Йбиизируюши. фак. оров ,армер, температурл) происходит изменение выходного сигнала операционного усилителя 1 на величину, обеспечивающую сохранение прежнего уровня сигнала на первой выходной клемме 17. Это выполняется благодаря действию цепи обратной связи между инвертируюшим входом операционного усилителя 1 и средней точкой делителя изрезисторов 8 и 9. Одновременно происХодит равное изменение выходного сигнала с операционного усилителя 2, сохраняющее нулевой уровень на второй выходной клемме 18 за счет действия цепи обратной связи между инвертирующим входом операционного усилителя 2 и средней точкой делителя из резисторов 3 и 4. При пос туплении сигнала на управляющую клемму 14 переключателя контакты ключей 10 и 1.2 размыкаются, а контакты ключей 11 и 13 замыкаются, что обеспечивает подключение к выходам операцион ных усилителей делителя иэ резисторов 5 и 7. Теперь в точке соединения равных резисторов 5 и 7 устанавливается нулевой потенциал, поступающий уже напервую выходную клемму 17. Сигнал 30 с выхода операционного усилителя 1, равный значению 2 Б , через ключ 11 и усилитель 16 мощности поступает на вторую выходную клемму 18, т.е. произошло переключение удвоенного входного сигнала с первой выходной клеммы на вторую при сохранении уровня напряжения, равного входному сигналу, в точке соединения резисторов 8 и 9 и нулевого уровня в точке соединения 40 резисторов 3 и 4. Постоянство уровней напряжения в симметричных цепях обратных связей обоих операционных усилителей, имеющих постоянную нагрузку на своих выходах, при идентич ных параметрах ключей, усилителей мощности и равенстве внешних нагрузок на выходных клеммах переключателя обеспечивает равенство переходных процессов на выходах и повышенное50 быстродействие переключателя. Ограничения динамического диапазона изменения входного сигнала, при котором обеспечивается линейность модуляционной характеристики, здесь не происхо 55 дит, так как в любом из положений переключателя на выход первого операционного усилителя включается один из двух усилителей мощности, имеющих равные нелинейности вольт-амперных характеристик и охваченных общей обратной связью с точки соединения резисторов 8 и 9.Таким образом, предлагаемый аналоговый переключатель по сравнению с прототипом эа счет симметричности схемы обладает расширенным динамическим диапазоном изменения входного сигнала, при котором обеспечивается линейность модуляционной характеристики, и благодаря приобретенному свойству переключения аналогового сигнала между одной входной клеммой и двумя выходными обладает более широкой областью применения.Формула изобретенияАналоговый переключатель, содержащий первый операционный усилитель, первый и второй резисторы, четыре ключа, управляющие входы которых подключены к управляющей клемме, первый усилитель мощности, выход которого соединен с первой выходной клеммой устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона изменения уровня входного сигнала, при котором обеспечивается линейность передаточной характеристики, и расширения функциональных возможностей, введены второй операционный усилитель, пять резисторов, второй усилитель мощности, причем входная клемма соединена с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к первому выводу первого резистора и входам первого и второго ключей, контакты которых сооответственно нормально замкнуты и нормально разомкнуты, общая шина соединена с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого подключен к первому выводу второго резистора и входам третьего и четвертого ключей, контакты которых соответственно нормально замкнуты и нормально разомкнуты, вторые выводы первого и второго резисторов соединены между собой и с инвертируюшим входом второго операционного усилителя, выход первого ключа соединен с первыми выводами третьего и пятого резисторов и входом первого усилителя мощности, выход которого подключен к первому выводу шестого резистора,148011 Составитель В.ЛементуевТехред М. Ходанич Корректор Н Гунько Редактор А.Лежнина Заказ 2557/55 Тираж 885 Подписи оеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,01 5е выход второго ключа соединен с первым и вторым выводами соответственно четвертого и третьего резисторов, а также с входом второго усилителя мощ 5 ности, выход которого подключен к второй выходной клемме и первому выводу седьмого резистора, вторые выводы шестого и седьмого резисторов соединены между собой и с инвертирующимвходом первого операционного усилителя, выходы третьего и четвертогоключей соединены с вторыми выводамисоответственно четвертого и пятогорезисторов.