Коммутатор аналоговых сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК я)5 Н 03 К 17/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР) НТНО О Н АВТОР(57) Изобретение относится к зле технике и может быть использован мер, для построения многоканаль мутатора аналоговых сигн измерительных системах. Комму держит: две ячейки коммутации 1 дая из которых содержит опера усилитель 12, два нормально раз ключа 15 и 16, нормально замкну 13, четыре резистора 14, 17, 18 и 1ааааа НИЕ ИЗОБРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4875026/21 (22) 15,10,90 (46) 07.12.92. Бюл. М 45 (71) Бердское специальное конструкторское бюро (72) Н. М. Мечтанов (56) Авторское свидетельство СССР М 790301, кл, Н 03 К 17/00, 1980.Абрамчук Г. А. и др. Прецизионный коммутатор аналоговых сигналов; - Приборы и техника эксперимента, М 2,- Ч, 1986. (54) КОММУТАТОР АНАЛОГОВЫХ СИГНАГ ЛОВ.,Ж 178016 ктроннои о, напри- НОГО КОМ- алов в татор сои 2, кажционный омкнутых тый ключ 9,1 ил,Изобретение относится к электроннойтехнике, может быть использовано, например, для построения многоканальногокоммутатора аналоговых сигналов в измерительных системах, а также для пастроения входного коммутатора РЭА.Известен электронный коммутатор аналоговых сигналов, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход ивыход которого объединены, два управляемых ключа, источники питания, изолированные от общего провода, причемоперационный усилитель подключен к шинам источников питания через управляемыеключи, 15К недостаткал известного устройстваотносится применение источников питания,изолированных от общего провода, а такженизкий уровень ослабления сигнала в выключенном состоянии, 20Наиболее близким к предлагаемомукоммутатору является прецизионный коммутатор аналоговых сигналов, содержащийдве ячейки коммутации с объединеннымивыходами, где ячейка коммутации содеркит 25два управляемых нормально разомкнутыхключа, резистор, общий провод и операционный усилитель, в отрицательной обратной связи которого включены двепараллельные цепи: первая - резистор, вторая - последовательно соединенные два управляемых нормально разомкнутых ключа,точка соединения которых подключена к выходу ячейки коммутации, управляющие входы нормально разомкнутых кл 1 очей 35обьединены и соединяются с входом управления ячейки коммутации, вход которойподключен к неинвертирующему входу операционного усилителя,К недостаткам известного устройства 40относятся ограниченные функциональныевозможности; работоспособность известного устройства зависит от величины входного тока операционного усилителя, чтоприводит к увеличению времени переключения коммутатора; отсутствие возможности инверсии коммутируемого сигнала;отсутствие возможности усиления коммутируемого сигнала,Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей прецизионногокоммутатора аналоговых сигналов,Поставленная цель достигается тем, чтов прецизионный коммутатор аналоговыхсигналов, состоящий из двух и более ячеек 55коммутации с обьединенными выходами,где ячейка коммутации содержит два управляемых нормально разомкнутых клю;а, резистор, общий провод и операционныйусилитель, в отрицательной обратной связи которого включены две параллельные цепи; первая - резистор, вторая - последовательно соединенные два управляемых нормально раэюлкнутых клю;а, точка соединения которых подключена к выходу ячейки коммутации, управляющие входы нормально разомкнутых ключей объединены и соединяются с входом управления ячейки коммутации, вход которой подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, дополнительно введены управляемый нормально замкнутый ключ, включенный последовательно в первую отрицательную обратную связь операционного усилителя, где управляющий вход норлально замкнутого ключа соединен с входом управления ячейки колмутации, второй резистор, включенный последовательно во вторую отрицательную обратную связь операционного усилителя, причем один из выводов второго резистора соединен с инверсным входом операционного усилителя, резистор масштабирования, первый вывод которого соединен с инверсным входом операционного усилителя, второй - с общим проводом, резистор компенсации, первый вывод которого сое-. динен с неинверсным входом операционного усилителя, второй - с входом ячейки коммутации, либо второй вывод резистора масштабирования соединен с входом ячейки коммутации, а второй вывод резистора компенсации соединен с общим проводом,Суть изобретения состоит в том, что введение нормально замкнутого ключа в первую отри цател ьную обратную связь операционного усилителя, резистора - во вторую отрицательную обратную связь операционного усилителя, резистора масштабирования и резистора компенсации обеспечивает выравнивание активной и пассивной обратных связей, возможность усиления, ослабления и инвертирования по фазе на 180 коммутируемого сигнала,Б прототипе при переходе ячейки коммутации из "разомкнутого" состояния в "замкнутое" состояние происходит изменение величины отрицательной обратной связи, что вызывает изменение рекима работы операционного усилителя и увеличение времени переключения из-за переходных процессов, В заявляемом устройстве активная и пассивная обратные связи одинаковые, что существенно уменьшает переходные процессы и соответственно уменьшает время переключения. На чертеже показана схема предлагаел 1 ого устройства для двух каналов коммутации без инверсии коммутируемого сигнала.Устройство содержит две ячейки 1 и 2коглмутации, входы 3 и 4. источники 5 и 6сигналов, входы 7 8 управления, выходы 9и 10, которые соединены между собой, инагрузку 11, 5Ячейка 1 коммутации содержит операционный усилитель 12, в отрицательной обратной связи которого содержатся двепараллельные цепи, первая: последовательно соединенные нормально замкнутый ключ 1013 и резистор 14 - пассивная обратнаясвязь, вторая: последовательно соединенные нормально разомкнутые ключи 15 и 16и резистор 17 - активная обратная связь.резистор 18 масштабирования, резистор 19 15компенсации,Ячейка 2 коммутации выполнена идентично ячейке 1 коммутации,Устройство работает следующим образом. 20При поступлении на вход 7 управленияячейки 1 коммутации сигнала логическойединицы, а на вход 8 управления ячейки 2коммутации сигнала логического нуля ячейка 1 коммутации переходит в "замкнутое" 25состояние, а ячейка 2 коммутации в разомкнутое" состояние,При поступлении на вход 7 управлениясигнала логического нуля, а на вход 8 управления сигнала логической единицы я чейка 1 30коммутации переходит в "разомкнутое" состояние, а ячейка 2 коммутации в "замкнутое" состояние,Если на вход 7 ячейки 1 коммутациипоступает сигнал логического нуля, цри 35этом ключ 13 замкнут и резистор 14 включается в отрицательную обратную связь (пассивная обратная связь) операционногоусилителя 12, а ключи 15 и 16 разомкнуты ивходной сигнал с входа 3 не поступает на 40выход 9 ячейки 1 коммутации - "разомкнутое" состояние ячейки 1 коммутации.Если на вход 7 ячейки 1 кол;глу 1 цципоступает сигнал логической единицьь тоключ 13 разомкнут, а ключи 15 и 16 замкнуты, резистор 17 включается в отрицательную обратную связь (активная обратнаясвязь) операционного усилителя 12 и входной сигнал с входа 3 поступает на выход 9ячейки 1 коммутации - "замкнутое" состояние ячейки 1 коммутации,Сопротивления резисторов 17 и 14 одинаковые, поэтому время установления ячейки 1 коммутации будет определяться толькоключевыми элементами 13, 15 и 16. 55Ячейка 2 коммутации работает аналогично ячейке 1 коммутации,Инверсия входного сигнала дос.игается тем, что резистор 18 масштабированияотключается от общего провода и подключается к входу 3, а резистор 19 компенсации отключается от входа 3 и подключается к общему проводу,Коэффициент передачи входного сигнала определяется соотношением резисторов 17 и 18 и рассчитывается по формуле:817 + В 1 лК .= - для неинверсногойзвключения;В 7К =- -для инверсного включения.Р 1где К - коэффициент передачи ячейки коммутации;Я 17, К 1 всопротивление резисторов 17 и 18 соответственно,Высокий коэффициент ослабления входного сигнала к выходу ячейки в "разомкнутол 1" состоянии определяется тем, что одна иэ ячеек кол 1 лутации, находясь в "замкнутом" состоянии, имеющая низкое выходное динамическое сопротивление, гасит сигналы, проникающие через "разомкнутые" ячейки коммутации.Количество ячеек коммутации можно применять две и более, соединяя выходы между собой, причем ячейки, отдельно взятые, могут быть построены либо с инверсией входного сигнала, либо без инверсии и с любым коэффициентом переда и, что позволяет соэдаоат многофункциональные кол 1 лутаторы, где ячейки коммутации будут выполнять разные функции (инверсия, усиление, ослабление), обьединенные в единый комму гатор.Зорл 1 ула изобретения Коммутатор аналоговых сигналов, состоягций из двух и более ячеек коммутации, с обьединенными выходами, каждая из ячеек коммутации содержит операционный усилитель, инвергирующий вход которого соединен с одним из выводов первого резистора, выход операционного усилителя подключен к одному из входов последовательно соединенных нормально разомкнутых ключей, управляющие входы которых обьединены и подключены к шине управления, а точка соединения подключена к выходу ячейки коммутации, о т л и ч а ю щ и й с я тел 1, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены нормально замкнутый ключ, второй резистор, резистор масштабирования и резистор компенсации, первый вывод которого соединен с неинверсным входом операционного усилителя, второй - со входом ячейки коммутации, один из выводов нормально замкнутого ключа соединен с выходом операционного усилителя, второй вывод подключен к второглу выводу первого резистора, управляю 1780169щийвходнормальнозамкнутогоключасое- сным входом операционного усилителя, к динен с шиной управления, второй рези- которому подключен один из выводов резистор включен последовательно с нормально стора масштабирования, другой вывод кото- разомкнутыми ключами и соединен с инвер- рого соединен с общей шиной,5Составитель Н. МечтановРедактор И. Савина Техред М,Моргентал Корректор Т, ПалийЗаказ 4441 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101