Переключающее устройство

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 4 Н 03 К 17/68 мйсфвац4 ТЕВТНф.ТЕХНО",ЕАУфефпжл БРЕТЕНИЯ ПИСАНИ СВИДЕТЕЛЬСТВ Н АВТОРСН(71) Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторскийинститут робототехники и технической кибернетики при Ленинградскомполитехническом институтеим. М.И. Калинина(54)(57) ПЕРЕКЛ 1 ОЧАИЗЦЕЕ УСТРОЙСТВО,содержащее снабженный входной ивыходной шинами ключ на К-МДП-транзисторах, первый и второй выпрямительные диоды, накопительный и разделительный конденсаторы, междупервой и второй шинами питания клю. ча на К-МД 11-транзисторах п слтельно согласно включены п рах ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ второй выпрямительные диоды, общая точка которых объединена с управляющей шиной ключа на К-МДП-транзисторах и через разделительный конденсатор соединена с управляющей шиной устройства, к первой шине питания ключа на К-МДП-транзисторах нодкпючен один из выводов накопительного конденсатора и катод первого выпрями. тельного диода,. входная и выходная шины ключа на К-МД 1-транзисторах подключены соответственно к входной и выходной шинам устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональнык возможнос- с тей, в устройство введены общая шина, стабилитрон, резистор утечки и второй накопительный конденсатор, который включен параллельно с резистором утечки между второй шиной питания ключа на К-МДП-транзисторах и общей шиной, к которой подключен второй вывод накопительного конденсатора и анод стабилитрона, катод которого подключен к первой шине питания ключа на К"ФЩ 1-транзисто 120040820 40 Изобретение относится к электронной импульсной технике, а именно ккоммутационной технике, и может бытьиспользовано в вычислительных и изме.рительных устройствах, 5.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейпереключающего устройства, конкретно достижение возможности коммутировать энакопеременное напряжение ис Оточника сигнала путем формированияиз управляющих импульсов на шинахпитания устройства разнополярных постоянных напряжений, смешенных относительно общей шины и нулевой шины 15источника управляющих импульсов,На фиг, 1 показана функциональнаясхема переключающего устройства; нафиг. 2 и 3 - принципиальные схемывозможного выполнения ключей наК-МДП-транзисторах, которые могутбыть использованы в переключающемустройстве,Устройство содержит (фиг, 1)ключ 1 на К-МДП-транзисторах, первый 2 ивторой 3 выпрямительные диоды, накопительный 4 и разделительный 5 конденсаторы, второй накопительный конденсатор 6, сопротивление 7 утечки и стабилитрон 8. 30Общая точка последовательно согласно включенных выпрямительныхдиодов 2 и 3 подключена к управляющей шине 9 ключа 1 и через разделительный конденсатор 5 к управляющейшине 10 устройства. Между первой 1и второй 12 шинами пиФания ключа 1включены попарно последовательно пер"вый 2 и второй 3 выпрямительные диоды, накопительные конденсаторы 4и 6, стабилитрон 8 и резистор 7 утечек. Катоды первого выпрямительногодиода 2 и стабилитрона 8 подключень 1к первой 11 шине питания ключа 1,к второй шине 12 питания которого45подключены второй накопительный конденсатор 6 и резистор 7 утечки. Кобщей шине 13 устройства подключеныобщие точки накопительных конденсаторов 4 и 6 и соответственно резистора 7 утечки и стабилитрона 8. Общая шина 13 устройства смещена относительно нулевой шины 14 на величи"ну напряжения смещения.Входой сигнал подается междуобщей шиной 13 и входной шиной 15устройства, которая подключена квходной шине 16 ключа 1, а выходной сигнал снимается с нагрузки, подключаемой между обшей шиной 13 и выходной шиной 17 устройства, которая соединена с выходной шиной 18 ключа 1,На фиг, 1,приведен также один из возможных вариантов реализации ключа 1 на К-МДП-транзисторах. Ключ 1 содержит дна К-МДП-инвертора 19 и 20, которые подключены между первой 11 и второй 12 шинами питания ключа 1, два коммутирующих МДП-транзистора 21 и 22, которые включены параллельно между входной 16 и выходной 18 шинами ключа 1, и три управляющих МДП-транзистора 23-25 разного типа проводимости, Вход первого К-МДП-инвертора подключен к входной шине 9 ключа 1. Выход первого К-МДП-инвертора 19 подключен к входу второго К-МДП-инвертора 20 и к объединенным затворам коммутирующего МДП- транзистора р-типа 21, управляющего МДП-транзистора 23 р-типа и второго управляющего МДП-транзистора 25 и-типа. Выход второго К-МДП-инвертора подключен к объединенным затворам кокоммутирующего МДП-транзистора 22 п-типа и первого управляющего МДП- транзистора 24 г;типа, К первой шине 11 питания ключа 1 подключены объединенные подложки коммутирующего МДП-транзистора 21 р-типа и управляющего МДП-транзистора 23 р-типа.Сток и подложка второго управляющего МДП-транзистора 25 и-типа соединены с второй шиной 2 ключа 1. Управляющие МДП-транзисторы р-типа 23 и и-типа 24 включены параллельно между выходной шиной 18 ключа 1 и истоком второго управляющего МДП- транзистора 25 и-типа. Подложки коммутирующего МДП-транзистора 22 и-типа и первого управляющего МДП-транзистора 24 г.-типа объединены и подключены к истоку второго управляющего МДП-транзистора 25 п-типа.Устройство по фиг. 1 работает следующим образом.На управляющую шину 1 О устройства подается последовательность управляющих импульсов относительно нулевой шины 14. Импульсы напряжения через разделительный конденсатор 5 подаются на управляющую шину 9 ключа 1 и на выпрямитель, образованный выпрями- тельными диодами 2 и 3 и накопительными конденсаторами 4 и 6. На конденсаторах 4 и 6 при этом формируютсяразнополярные относительно общей шины 13 напряжения, разность которых равна напряжению между первой 11 и второй 12 шинами питания ключа. 1 и которое является напряжением питания К-МДП-инверторов 19 и 20. Напряжения на конденсаторах 4 и 6 пульсируют в результате наличия тока питания ключа, токов утечек и изменения скважности управляющих импульсов. Накопительный конденсатор 6 дополнительно разряжается через сопротивление 7 утечки и напряжение на нем уменьшается, причем во время действия очередного управляющего импульса напряжение на конденсаторе 4 увеличивается примерно на ту же величину. При определенном значении напряжения йа конденсаторе 4 пробивается стабилитрон 8 и фиксирует напряжение на первой шине питания 11 ключа 1 на определенном уровне, тем самым фиксируется напряжение на второй шине 2 питания ключа 1, так как разность этих напряжений должна быть примерно равна амплитуде управляющих импульсов.Состояние ключа 1 при наличии на - пряжения питания на его шинах 11 и 1.2 питания определяется наличием или отсутствием сигнала на управляющей шине ключа 9 и, следовательно, на управляющей шине 1 О устройства. При наличии на управляющей шине О устройства положительного сигнала на выходе первого К-МДП-инвертора 19 формируется отрицательный относительно общей шины 13 сигнал, а на выходе второго К-ЯП-инвертора . 20 - положительный.В результате оба коммутирующих МД 11-транзистора 21 и 22 открыты, входная 15.и выходная 17 шины устройства замкнуты и аналоговый входной сигнал нормально коммутируется если его напряжение не выходит из интервала, образованного разностью потенциалов шин 11 и. 2 питания устройства. Если на управляющей шине 10 устройства нулевой сигнал, на выходах .первого и второго К-ИДЛ-инверторов формируются напряжения.противоположной полярности и оба ком.мутирующих МДП-транзистора 21 и 22 будут закрыты. Ключ 1 при этом выключен и аналоговый сигнал с входной шины 15 не передается на выходную шину 17 устройства.51 О 20 25 3035 4055 Управляющие МДП-транзисторы 23-25обеспечивают высокую линейностьключа, так как в режиме открытогоключа подложка коммутирующего МДПтранзистора 22 и-типа подключаетсяпри помощи гараллельно соединенныхуправляющих МДП-транзисторов 23 и 24к выходному коммутируемому сигналу.В режиме закрытого ключа подложкакоммутирующего МДП-транзистора 22подключается к отрицательному потенциалу второй шины 12 питания ключа 1, что обеспечивает надежное за пирание транзистора 22,Ключ 1 на К-МДП-транзисторах пофиг. 1 обладает высокой линейностью, но имеет погрешность коммутации, связанную с паразитным набросом заряда на выходную шину 18 ключа 1 через коммутирующие МДП-транзисторы в моменты изменения состояния ключа 1.Меньшей погрешностью коммутации, но и меньшей линейностью обладает ключ на К-МДП-транзисторах на фиг.2. Ключ .1 содержит К-МДП-инвертор 19 и два коммутирующих транзистора 20 и 21 различных типов проводимости, котоРые включены параллельно между входной 16 и выходной 18 шинами ключа 1. Вход К-МДП-инвертора, подключенногомежду первой 11 и второй 12 шинами питания ключа 1, соединен с управляющей шиной 9 ключа 1 и затвором коммутирующего транзистора и-типа 21, Выход К-МДП-инвертора подключен к затвору коммутирующего МДП- транзистора р-типа. Подложки коммутирующих МДП-транзисторов р-и п-типов подключены соответственно к первой 11 и второй 12 шинам питанияключа 1. В таком ключе потенциалы подложек обоих коммутирующих МДП- транзисторов фиксированы на уровне потенциалов шин питания и наброс заряда на выходную шину 18 ключа 1 зависит от направления изменений состояния ключа 1, причем за периодкоммутации набросы заряда компенсируют друг друга.В ключе 1 на К-МДП-транзисторахпо фиг 3 использован компромиссмежду погрешностями коммутации из-занелинейности ключа и из-за наброса заряда в выходную шину ключа 1Ключ 1 содержит К-МДП инвертор 19, пару коммутирующих МДП-транзисторов 20 и 21 р- и п-типа, два управляющих МД 1-транзистора 22 и 23 и-ти 200408О па. Коммутирующие ИЦП-транзисторывключены параллельно между входной 16 и выходной 18 шинами ключа 1.Вход К-МДП-инвертора 19, подключенного между первой 11 и второй 12 шинами питания ключа 1, соединен с управляющей шиной 9 ключа 1 и затво-,рами коммутирующего МДП-транзистора 21 и-типа и первого управляющего МДП-транзистора 22. Выход МДПинвертора подключен к объединеннымзатворам коммутирующего МДП-транзистора 20 р-типа и второго управляющего МДП-транзистора 23. Подложкакоммутирующего МДП-транзистора р-типа подключена к первой шине 11 пита-,ния ключа 1. Сток и подложка второго управляющего ИДП-транзистора 23подключены к второй шине 12 питания ключа 1. Сток и подложка первого управляющего МДП-транзистора подключены к второй шине 12 питанияключа 1. Сток и подложка первого управляющего МДП-транзистора 22, истоккоторого подключен к выходной шине 18ключа 1, объединены и соединены сподложкой коммутирующего МДП-транзистора 21 и-типа и истоком второго управляющего МДП-транзистора,Ключ 1 на К-МДП-транзисторах по фиг, 3 работает в переключающем устройстве аналогично предыдущим ключам 1 с тем отличием, что в режиме открытого ключа 1 подложка коммутирующего МДП-транзистора 21 п-типа при помощи первого управляющего МДП-транзистора 22 подключается к коммутируемому сигналу, а в режиме закрытого ключа 1 при помощи второго управляющего МДП-транзистора 23 к второй шине питания 12 ключа 1.Использование дополнительных стабилитрона, резистора утечки и второго накопительного конденсатора и введение общей шины устройства существенно расширяет функциональные возможности и области применения переключающего устройства, так как помогает нормально коммутировать знакопеременное относительно общей ип- ны напряжение,котороеможет бытьсмещено относительнонулевой шинына значительное постоянноеили медленно изменяющееся напряжениелюбой полярности.1200408 тель В. Л О,Ващишин Сост Техр ентуев Корректор М. Демчи Иван т Заказ 7877/60 ВНФилиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,Тираж 87 ИИПИ Государствен по делам изобрете 035, Москва, Ж,Подписноего комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5