Коммутатор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских, с присоединением заявки Йо Н 03 К 17/60 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(53) УДК 621.374, .33(088.8) Дата опубликования описания 230581 Б. Г. Гаврилов, В. А. Красовский, И, Г. Никитюк,С. Н. Тревогин и А. Н.Одесский ордена Трудового Красного МяамЦни,;.политехнический институт(54) КОММУТАТОР 10 Изобретение относится к технике связи и предназначено для использования в радиоэлектронных устройствах различного назначения, в частности в аппаратуре радиовещания и телеведения.Известны коммутаторы, содержащие входной дифференциальный усилитель и выходной двухтактный эмиттерный повторитель 11.Недостаток коммуттаоров - низкая помехозащищенность.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является коммутатор, содержащий первый и второй 15 коммутируемые транзисторы дифференциального усилителя, первый диод, резисторы, транзистор генератора стабильного тока, ключевой транизстор, третий коммутируемый транзистор, при 20 этом коллекторы первого и второго коммутируемых транзисторов дифференциального усилителя соединены через последовательно соединенные первый диод с резистором и резистор с плюсо вой шиной питания, соответственно, а эииттеры через резисторы соединены с коллектором транзистора генератора стабильного тока и плюсовой шиной питания база транзистора генерато- ЗО ра стабильного тока через два последовательно соединенных резистора соединена с коллектором ключевого транзистора, база которого. подключена к входу управления коммутатора, точка соединения первого диода и резистора в коллекторе первого коммутируемого транзистора диффеоенциального усилителя соединена с базой третьего коммутируемого транзистора, эмиттер которого через параллельно включенные резистор и конденсатор подключен к плюсовой шине питания, а коллектор - к выходу коммутатора 2 1.Недостатками известного устройства являются высокий уровень коммутационной помехи, высокое выходное сопротивление во включенном состоянии и недостаточное затухание в выключеном состоянии.Цель изобретения - уменьшение коммутационной помехи и выходного сопротивления во включенном состоянии и увеличение затухания в выключенном состоянии.Цель достигается тем, что в коммутатор введены второй, третий и четвертый диоды, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый коммутируемые транзисторы, управляемыйтранзистор делителя, причем точкасоединения второго диода и резистора в коллекторе второго коммутируемого транзистора дифференциального усилителя соединена с базой четвертогокоммутируемого транзистора, эмиттер и.коллектор которого через резисторысоединены с разнополярными шинамиисточника питания, коллектор четвертого коммутируемого транзистора соединен с базой пятого коммутируемоготранзистора, а коллектор третьегокоммутируемого транзистора соединенс базой девятого коммутируемого транзистора и анодом третьего диода, катод которого подключен к базе седьмого коммутируемого транзистора ичерез резистор к минусовой шине источника питания, при этом коллекторседьмого коммутируемого транзисторачерез резистор подключен к плюсовойшине источника питания, а эмиттерсоединен с эмиттером шестого коммутируемого транзистора, коллектор которого через резистор подключен кминусовой шине источника питания,причем. эмиттеры шестого и седьмогокоммутируемых транзисторов соединены.с выходом коммутатора, коллектор пятого коммутируемого транзистора соединен с катодом четвертого диода ибазой десятого коммутируемого транзистора, причем эмиттер и коллекторпятого и десятого коммутируемыхтранзисторов через параллельно соединенные резистор и конденсатор ирезистор соответственно подключенык минусовой шине источника питания,анод четвертого диода подключен кбазе шестого коммутируемого транзистора и через резистор к плюсовойшине источника питания, эмиттер десятого коммутируемого транзистора через резистор соединен с базой двенадцатого коммутируемого транзистора,эмиттер и коллектор которого соединены с одноименными электродамиодиннадцатого коммутируемого транзистора и выходом коммутатора ибазой второго коммутируемого тран-,зистора,соответственно, база одиннадцатого коммутируемого транзистора через резистор подключена к эмиттеру девятого коммутируемого транзистора, коллектор которого черезрезистор подключен к плюсовой шинеисточника питания, коллектор восьмого коммутируемого транзистора соединен с коллектором транзистора генератора стабильного тока, а база иэмиттер подключены к базе ключевоготранзистора и земляной шине коммутатора, соответственно, при этом базавосьмого коммутируемого транзисторачерез резисторы подключена к входууправления и минусовой шине источника питания, база транзистора генератора стабильного тока соединена с коллектором и базой управляемоготранзистора делителя и через резисторы с коллектором ключевого транзистора, эмиттер управляемого транзистораделителя через резистор соединен сминусовой шиной источника питания.На чертеже представлена принципиальная схема коммутатора.Коммутатор представляет собой переключаемый усилитель постоянного тока, охваченный глубокой отрицательной обратной связью, и содержитдифференциальный усилитель с первым1 и вторым 2 коммутируемыми транзис-.торами, к точке соединения резисторов3 и 4 в эмиттерных цепях которых под соединен коллектор транзистора 5 генератора стабильного тока переключаемого через. делитель на резисторах6-8 и управляемом транзисторе делителя 9 от ключевого транзистора 10, 2 О база которого соединена через резистивный делитель 11, 12 с входом управления коммутатора 13 и базой восьмого коммутируемого транзистора 14,эмиттер .которого соединен с земляной 2 шиной, а коллектор - с коллекторомтранзистора 5 генератора стабильноготока и через резистор 15 с плюсовойшиной питания. Коллекторы первого 1и второго 2 коммутируемых транзисто"ров через первый 16 и второй 17 диоды и резисторы 18 и 19 соединены сплюсовой шиной питания, а точки соединения этих диодов и резисторовсвязаны с базами третьего 20 и четвертого 21 коммутируем л транзисторов.Эмиттер третьего т:оьмутнруемого транзистора 20 соединен через параллельно включенные резистор 22 и конденсатор 23 с плюсовой шиной питания, аего коллектор через третий диод 24 и 40 резистор 25 с минусовой шиной питания. Эмиттер н коллектор четвертогокоммутируемого транзистора 21 соединены через резисторы 26 и 27 с разнополярными шинами источника питания.4 К коллектору четвертого коммутируемого транзистора 21 подсоединена базапятого коммутируемого. транзистора 28,эмиттер которого через параллельновключенные резистор 29 и конденсатор 30, а коллектор через четвертыйдиод 31 и резистор 32 связаны с разнополярными шинами источника питания .К точкам соединения четвертого 31 итретьего 24 диодов с резисторами 32и 25 подсоединены базы шестого 33 нседьмого 34 коммутируемых транзисторов, соответственно, коллекторы которых через резисторы 35 и 36 соединеныс разнополярными шинами источника пи-.тания, а эмиттеры связаны с резис-.тором 37 и выходом коммутатора 38Кколлекторам третьего 20 и пятого 28коммутируемых транзисторов подсоединены базы девятого 39 и десятого 40коммутируемых транзисторов, коллекторы которых через резисторы 41 и 42Формула изобретения соединены с разнополярными шинамиисточника питания, а змиттеры черезрезисторы 43 и 44 подсоединены к базам одиннадцатого 45 и двенадцатого46 коммутируемых транзисторов, коллекторы которых соединены с базойвторого коммутируемого транзистора2, а эмиттеры - с выходом коммутатора.Устройство работает следующимобразом.При поступлении на вход управления коммутатора 13 управляющего нулевого потенциала, например от интерального триггера, ключевой транзистор 10 открывается и на базе тран+зистора 5 устанавливается потенциал,при котором через транзисторы 1 и 2дифференциального усилителя проходитток усилительного режима, В местахсоединения первого 1 У и второго 17диодов с резисторами 18 и 19 в коллекторных цепях первого 1 и второго2 коммутируемых транзисторов устанавливается потенциал, обеспечивающийусилительный режим работы третьего20 и четвертого 21 коммутируемых : 25транзисторов, йа коллекторе четвертого коммутируемого транзистора 21 устанавливается потенциал, определяющий усилительный режим работы пятогокоммутируемого транзистора 28. В точ- ЗОках соединения четвертого 31 итретьего 24 диодов с резисторами 32 и25 устанавливаются равные по величине и противоположные по полярностипотенциалы, определяющие усилитель"ный режим работы шестого 33 и седьмого 34 коммутируемых транзистороввыходного двухтактного эмиттерногоповторителя. При этом через транзисторы 33 и 34 проходят равные повеличине встречные токи от источни.ков питания противоположных полярностей, которые компенсируются, чтообеспечивает нулевой потенциал навыходе коммутатора. В усилительномрежиме двухтактный эмиттерный повто"ритель обеспечивает низкое выходноесопротивление коммутатора.Потенциалы, устанавливающиеся наколлекторах третьего 20 и пятого 28коммутируемых транзисторов, откры- .вают девятый 39 и десятый 40 коммутируемые транзисторы, При этом набазах одиннадцатого 45 и двенадца"того 46 коммутируемых транзисторов .устанавливаются равные, но противоположные по полярности потенциалы,открывающие эти транзисторы, чтоприводитк замыканию цепи обратнойсвязи с выхода коммутатора 38 набазу второго коммутируемого транзистора 2 дифФеренциального усилителя. При этом через эмиттерные иколлекторные переходы одиннадцатого45 и двенадцатого 46 коммутируемыхтранзисторов проходят равные по величине и противоположные по полярности встречные токи коммутации. Токи компенсируются, и обеспечиваются нулевые потенциалы в общих точках соединения эмиттеров и коллекторов этих транзисторов, что исключает их влияние на работу коммутатора в открытом состоянии. Потенциал, поступающий на вход управления коммутатора 13, закрывает восьмой коммутируемый транзистор 14, что исключает возможность шунтирования на земляную шину эмиттерных цепей первого 1 и второго 2 коммутируемых транзисторов. Величина резистора 15 в цепи питания восьмого коммутируемого транзистора 14 такова, что не оказывает влияния на работу дифференциального усилителя в открытом состоянии.При поступлении на вход управления коммутатора 13 потенциала положительной полярности ключевой транзистор 10 и транзистор 5 закрываются и разрывается цепь питания дифференциального усилителя, вследствие чего закрываются транзисторы 1 и 2 и на их коллекторах появляются близкие по амплитуде к напряжения плюсовой шины питания потенциалы, закрывающие третий 20 и четвертый 21 транзисторы. При этом на коллекторе четвертого транзистора 21 устанавливается потенциал, закрываю" щий пятый транзистор 28. Йа коллекторах третьего 20 и пятого 28 транзисторов, а также в точках соединения четвертого 31 и третьего 24 диодов с резисторами 32 и 25 устанавливаются близкиепо величине к напряжениям разнополярных шин источника питания потенциалы, закрывающие шестой 33 и седьмой 34 транзисторы, а также девятый 39 и десятый 40 коммутируемые транзисторы. При этом на базах одиннадцатого 45 и двенадцатого 46 транзисторов устанавливаются закрывающие их нулевые потенциалы. Таким образом, на выходе коммутатора 38 сохраняется нулевой потенциал. Одновременно управляющий сигнал открывает восьмой коммутируемый транзистор 14, который шунтирует на земляную шину цепь проникновения входного сигнала с входа на выход через эмиттерные переходы транзисторов 1 и 2. Кроме того, затухание еще больше возрастает вследствие того, что одиннадцатый 45. и двенадцатый 46 коммутируемые транзисторы закрыты.Следовательно, предлагаемое устройство обладает повышенной помехозащищенностью и затуханием в выключенном состоянии. Коммутатор, содержащий первыйи второй коммутируемые транзисторы дифФеренциального усилителя, первый ди од, резисторы, транзистор геиерато832721 8, ра стабильного тока, ключевой транзистор, третий коммутируемый транзистор, при этом коллекторы первого ивторого коммутируемых транзисторовдифференциального усилителя соединены через последовательно соединенные первый диод с резистором и 5.резистор с плюсовой шиной питаниясоответственно, а эмиттеры через резисторы соединены с коллектором тран,зистора генератора стабильного токаи плюсовой шиной питания, база транзистора генератора стабильного токачерез два последовательно соединенныхрезистора соединена с коллекторомключевоготранзистора, база которогоподключена к входу управления коммутатора, точка соединения первогодиода и резистора в коллекторе первого коммутируемого транзистора дифференциального усилителя соединенас базой. третьего коммутируемого тран-,Щзистора, эмиттер которого через параллельно включенные резистор и конденсатор подключен к плюсовой шинепитания, а коллектор подключен к выходу коммутатора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения коммутационной помехи и выходного сопротивления во включенном состоянии и увеличения затухания в выключенном состоянии, в него введены второй, третий и четвертый диоды, четвертьФ, пятый, шестой, седьмой, вЬсьмой, девятый, десятый, одиннадцатыйи двенадцатый коммутируемые транзисторы, управляеий транзистор делителя, причем точка соединениявторогодиода и резистора в коллекторе второго коммутируемого транзистсра диф-.ференциального усилителя соединена сбазой четвертого коаутируемого транзистора, эмиттер и кзллектор которого через резисторы соединены с разнополярными шинами источника питания, коллектор четвертого коммутируемого транзистора соединен с базой пятого коммутируемого транзистора, а коллектор третьекоммути"руемого транзистора соединен с базойдевятого коммутируемого транзистору ианодом третьего циода, катод которогоподключен к базе седьмого коммутируемого транзистора и через резисторк минусовой шине источника питания,при этом коллектор седьмого коммутируемого транзистора через резисторподключен к плюсовой шине источникапитания, а эмиттер соединен с эмитте ром шестого коммутируемого транзистора, коллектор которого через резистор йодключен к минусовой шинеисточника питания, причем эмиттерышестого и седьмого коммутируемыхтранзисторов соединены с выходомкоммутатора, коллектор пятого коммутируемого транзистора соединен с катодом четвертого диода и базой. де-сятого коммутируемого транзистора,причем эмиттер и коллектор пятого идесятого коммутируемых транзисторов через параллельно соединенныерезистор и конденсатор и резистор соответственно подключены к минусовойшине источника питания, анод четвертого диода подключен к базе шестогокоммутируемого транзистора и черезрезистор к. плюсовой шине источникапитания, эмиттер десятого коммутируемого транзистора через резисторсоединен с базой двенадцатого коммутируемого транзистора, эмиттер иколлектор которого соединены с оцноименными электродами одиннадцатогокоммутируемого транзистора и выходомкоммутатора и базой второго коммутируемого транзистора, соответственно,база одиннадцатого коммутируемоготранзистора через резистор подключена к эмиттеру девятого коммутируемого транзистора, коллектор которогочерез Резистор подключен к плюсовойшине источника питания, коллекторвосьмого коммутир,емого транзисторасоединен с коллектором транзисторагенератора стабильнс.о тока, а базаи эмиттер подключен;.: к базе ключевого транзистора и земляной шинекоммутатора, соответственно, приэтом база восьмо:о коммутируемоготранзистора через резисторы подключена к входу, управления и минусовойшине источника питания, база транзистора генератора стабильного токасоединена с коллектором и базой управляемого транзистора делителя ичерез резисторы с коллектором ключевого транзистора, эмиттер управляемоготранзистора делителя через резисторсоединен с минусовой шиной источникапитания,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. верховский В. Ф, Переключениеаналоговых сигналов. М., 1967, с.7678, рис. 33, 2.2. Патент США Р 3550087,кл, 340-166, 03.05.70 (прототип),