Коммутатор

О П И С А Н И Е (11) вы 5 цИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. 3 К 17/04 присоединением заявки Гасударственный комитет Совета Министров СССР аа делам ивооретений и открытий(45) Дата опубликования описания 07,1(71) Заявитель 54) КОММУТАТОР Изобретение относ тельной техники и мо но в многоканальных ится к области измерижет быть использовазмерительных систеИзвестны коммутаторы, содержащие активнс пассивные коммутационные устройства, соединенные с о стабилизатором тока опроса и бистабильным элементом 13Известны также коммутаторы, содержащие в каждом канале активные и пассивные ключи с конденсатором на входе, причем вы ходы ключей через соответствующие элементы И соединены с переключателем и выходами бистабильного элемента, первый вход которого через формирователь соединен с шиной синхронизации и через схему стабилизации длительности импульсов и согласующий усилитель с выходной шиной, при этом общая точка схемы стабилизации длительности импульсов и согласующего усилителя через конденсатор соединена с управляющими входами активных ключей; делитель напряжения, средняя точка и шина источника смемах для коммутации электрических сигналов, поступающих от датчиков в виде напряжений. щения которого соответственно через первый и второй ключи соединены с выходнойшиной и выходами активных и пассивныхключей, причем другой вход второго ключасоединен с первым элементом задержки идругими входами элементов Иуправляемыхпассивными ключами23 .Недостатком таких коммутаторов явгюется низкое быстродействие.10 Для увеличения быстродействия предлагаемого коммутатора в него введены второйи третий элементы задержки, элемент ИЛИи дифференциальный усилитель, входы которого подключены соответственно к выход ной шине и средней точке делителя напряжения, управляющий вход через второй элементзадержки - к выходу первого элемента задержки, при этом выходы дифференциального усилителя через элемент ИЛИсоединены 20 с вторым входом бистабильного элементакроме того, один из выходов дифференциального усилителя через третий элемент задержки подключен к второму входу первого ключа и к другим входам элементов И, управля 2 б емых активными ключами.На фиг, 1 показана схема предлагаемого коммутатора; на фиг 2 - эпюры напряжений.Коммутатор содержит входные ключи 1-1 1-д,включающие в себя входные шины 2-1 , 2-п, пассивные ключи 3-1 З-ъ, б активные ключи 4-14-п, управляющие ключи 5-1 ,. 5-т, конденсаторы 6-16-л; переключатель каналов 7; элементы И 8-1,8-п, управляющие пассивными ключами 3-13-м; элементы И 9-19-п, уп равляющие активными ключами 4-14-7;согласующий усилитель 10, который вместе с конденсатором 11 и резистором 12 в цепи обратной связи образует стабилизатор тока опроса; схему стабилизации длитель- Я ности опроса 13; бистабильный элемент (триггер) 14; делитель напряжения 15; ключи 16, 17; элемент задержки 18; дифференциальный усилитель 19; элементы задержки 20, 21; элемент ИЛИ 22; формирователь 23; выходные шины 24, 25; шину синхронизации 26.Коммутатор работает следующим образом, Импульсы синхронизации с шины 26 поотупают на переключатель 7, который с но б мощью элементов И 8-1 - 8-тъ и 9-1-Ь- й последовательно включает входные ключи 1-1- 1- й, передавая измерительные напряжения с входов 2-1-2-и в общую точку на выход 24,ЗО В зависимости от величиныемого напряжения различаютсяработы коммутатора, Пассивный режим. коммути рутри режима сопротивления датчика. Коммутируемое напряжение находится в средней зоне измерительной шкалы (на эпюре 24 - 1-ый канал), Сигнал с шины 26 устанавливает через формирователь 23 триггер 14 в фпассивноеф положение и Од О повременно запускает элемент задержки 18, который через ключ 16 подключает делитель напряжения 15 к выходу 24 коммутатора одновременно через элемент И 8-1, на это время запрещая прохождение коммути-,4 б руемого сигнала через входной ключ 1-1 в общую точку. После окончания импульса (см, эпюру 18) с элемента задержки 18 откроется один из пассивных ключей 3-1 и напряжение с входов 2-1-2-ст,передается бО на выход 24. Одновременно запускается элемент задержки 20, управляющий работой дифференциального усилителя, который сравнивает изд 1 енение напряжения в обшей точке с потенциалом Е/2, Происходит заряд бб эбшей тачки коммутатора по экспоненте от входного сигнала ( 111). Крутизна экспоненты и ее знак зависят от уровня входного сигнала этносительно Е/2 и внутреннего Для устранения влияния разброса сопротивлений датчиков на крутизну экспонеты на входах 2-1 , 2 укаждого канала установлены конденсаторы 6-16-г, величина емкости которых выбирается в зависимости от сопротивлений датчиков, полосы передаваемых.частот, и времени, необходимого для сравнения изменения напряжения на выходе 24 отйосительно Е/2. Таким образом, крутизна экспонеты зависит только от уровня входного напряжения и, если последнее находится в зоне близкой к напряжению Е/2, на обоих входах дифференциального усилителя сигнал отсутствует, а напряжение общей точки за сравнительно короткое время становится равным входному сигналу. На этом процесс коммутации 1-го канала заканчивается, В случае, если коммутируемое напряжение находится в зонах, значительно отличающихся от величины Е/4, крутизна эксцонеты и время заряда общей точки возрастает, и на одном из выходов усилителя 19 формируется сигнал. При этом различаются два других режима работы. Первый активно-пассивный режим.Коммутируемое напряжение находится в верхней зоне измерительной шкалы (на эпюре 24 - 2-ой канал), Производится заряд обшей точки коммутатора до напряжения Е/2 и затем включается пассивный режим коммутации аналогично описанному выше. В этом случае дифференциальный усилитель вырабатывает на 1-ом выходе сигнал, который через элемент ИЛИ 22 () переводит триггер 14 в положение "активное" закрывая ключ 5 - 1 2-го канала,и с помощью элемента И 9-1 и ключа 5-1 замыкает цепь обратной связи стабилизатора тока опроса. Включается диодный активный ключ 4-1 данного канала, начинается линейный заряд обшей точки от Едо величины входного напряжения Е,( 1 22). После сравнения открывается ключ 4-1, рост напряжения прекращается и схема стабилизаци длительности опроса 13 вырабатывает сигнал (эпюра 13), который переводит триггер 14, открывается ключ 3-1,и производится точное выравнивание входного напряжения и напряжения точки на эпюре 24 ().Второй активно-пассивный режим.Коммутируемое напряжение находится в нижней зоне измерительной шкалы (на эпюре 24 - 3-й канал). Вначале производится заряд общей точки до напряжения Е/2. Пассивный режим протекает аналогично описанному в режиме 1. Дифференциальный усилитель 19 вырабатывает сигнал, который запускает элемент задержки 21 и одновремен521658 но через элемент ИЛИ 22 переводит триггер 14 в положение фактивное" ( +).Элемент задержки 21 (эпюра 21) открывает ключ 17, через который производится быстрый перезаряд общей точки до небол шого минусового напряжения (-Е ) и одновременно на это время через элемент И 9-1 удерживает все активные ключи в закрытомостоянии.Пос;е окончания импульса с элемента задержки 21 замыкается обратная связь стабилизатора тока опроса 3-го канала () и далее процесс коммутации происходит аналогично описанному в режиме 2.Процесс коммутации по другим каналам происходит аналогично одному из описанных выше режимов в зависимости от зон, в которых находятся коммутируемые напряжения в момент коммутации,Таким образом, пассивно-активный коммутатор сначала ведет логический поиск з. ны, в которой находится коммутируемый сигнал, а затем либо пассивным или пассивно-активно-пассивным способом передает точное значение напряжения в общую точку При этом благодаря предварительному зонному анализу коммутируемых сигналов значительно сокращается максималыюе время коммутации для напряжений, находящихся в зонах высоких уровней, в зонах близких к ЗО Е/2 и, следовательно, повышается быстродействие коммутатора в целом. В коммутаторе максимальное время переходного процесса будет приходитьсяна каналы, лежащие в крайней верхней зоне шкалы и нижней зоне д шкалы, находящейся ближе к средней части тором на входе, причем выходы ключей через соответствующие элементы И соединены с переключателем и выходами бистабильного элемента, первый вход которого черезформирователь соединен с шиной синхронизации и через схему стабилизации длительности импульсов и согласующий усилительс выходной шиной, при этом общая точкасхемы стабилизации длительности импульсов и согласующего усилителя через конденсатор соединена с управляющими входамиактивных ключей; делитель напряжения, средняя точка и шина источника смещения которого соответственно через первый и второйключи соединены с выходной шиной и выходами активных и пассивных ключей, причемдругой вход второго ключа соединен с первым элементом задержки и другими входами элементов И, управляемых пассивнымиключами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения быстродействия, в неговведены второй и третий элементы задержки, элемент ИЛИ и дифференциальный усилитель, входы которого подключены соответственно к выходной шине и средней точке делителя напряжения, управляющий вход черезвторой элемент задержки - к выходу первсго элемента задержки, при этом выходы дифференциального усилителя через элемент ИЛИсоединены с вторым входом бистабильногоэлемента, кроме того, один из выходов дифференциального усилителя через третий элемент задержки подключен к второму входупервого ключа и к другим входам элементов И, управляемых активными ключами.(эпюра 24, 2 к, Зк).Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1Авт. св.448528, кл. Н 03 К 17/00ф (аналог), от 21, 11. 72 г.Коммутатор, содержащий в каждом кана. Авт. св,427471, кл, Н 03 К 17/56 ле активные и пассивные ключи с конденса- (прототип), от 09.11.72 г,521658 ЮЖг 7 У /ГЮы,г оставитель Л. Заха менсхая Техред д. Б оррект едакт ельниченх/5 6 Из ираж 10 одписиое Филиал ППП Патент, г, Ужгорйй, ул. Проентнан, 4 Заказ 48 ЦИПИ Государственного комипо делам изобретен Москва, И 3035, Ра та Совета Министров СССР и открытийутисиая иаб., 4