Электронный коммутатор

 

ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР по авт. св. № 801249, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности коммутации , в него введены второй операционный усилитель, две пары последовательно соединенных резисторов, третий ключевой элемент и диод, неинвертируюш,ий вход второго операционного усилителя подключен к источнику смещения, инвертирующий вход - к точке соединения резисторов первой пары, другие выводы которых подключены к входам первого и второго ключевых элементов соответственно, выход второго операционного усилителя подключен к точке соединения резисторов второй пары, другие выводы которых соединены соответственно с входом второго ключевого элемента непосредственно и через диод с входом первого ключевого элемента, первый вход третьего ключевого элемента подключен к точке соединения диода с одним из резисторов второй пары, второй вход - с источником смещения, а выход - с точкой соединения масштабного и токозадающего резисторов . Bwxocf

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 801249 (21) 3729085/24-21 (22) 23.04.84 (46) 30.10.85. Бюл. № 40 (72) Г. И. Готлиб (71) Институт электроники и вычислительной техники АН ЛатвССР (53) 621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 801249, кл. Н 03 К 17/60, 04.01.79. (54) (57) ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР по авт. св. № 801249, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности коммутации, в него введены второй операционный усилитель, две пары последовательно соединенных резисторов, третий ключевой элемент и диод, неинвертирующий вход втоÄÄSUÄÄ 1188874 А рого операционного усилителя подключен к источнику смещения, инвертирующий вход — к точке соединения резисторов первой пары, другие выводы которых подключены к входам первого и второго ключевых элементов соответственно, выход второго операционного усилителя подключен к точке соединения резисторов второй пары, другие выводы которых соединены соответственно с входом второго ключевого элемента непосредственно и через диод с входом первого ключевого элемента, первый вход третьего ключевого элемента подключен к точке соединения диода с одним из резисторов второй пары, второй вход — с источником смещения, а выход — с точкой соединения масштабного и токозадающего резисторов.

1188874

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в модуляторах импульсно-кодовой модуляции в качестве дискретизатора.

По основному авт. св. № 801249 известен коммутатор, содержащий две пары транзисторов противоположных типов проводимости, два генератора тока, два ключевых элемента и операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен накопительный конденсатор, к выходу операционного усилителя подключен один выход масштабного резистора, другой вывод которого соединен с выводом токозадающего резистора и базами первой пары транзисторов противоположных типов проводимости, выходы первого генератора тока и первого ключевого элемента соединены между собой и с эмиттерами транзисторов типа р-п-р, выходы второго генератора тока и второго ключевого элемента соединены между собой и с эмиттерами транзисторов типа п-р-п, коллекторы второй пары транзисторов противоположных типов проводимости подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, а базы — к неинвертирующему входу, который соединен с источником напряжения смещения.

Целью изобретения является уменьшение погрешности коммутации электронного коммутатора за счет исключения скачка напряжений в точке соединения масштабного и токозадающего резистора, а также за счет исключения неодновременности запирания пар транзисторов разного типа проводимости.

На чертеже приведена электрическая схема электронного коммутатора.

Электронный коммутатор содержит первый операционный усилитель 1, между выходом и инвертирующим входом которого включен накопительный конденсатор 2. К выходу первого операционного усилителя подключен один вывод масштабного резистора 3, другой вывод которого соединен с выводом токозадающего резистора 4 и базами транзисторов 5 и 6, образующих первую пару транзисторов противоположных типов проводимостей. Коллекторы транзисторов 5 и 6 подключены к соответствующим источникам питающего напряжения. Коллекторы транзисторов 7 и 8, образующих вторую пару транзисторов противоположных типов проводимостей, подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя 1, а базы транзисторов 7 и 8 — к его неинвертирующему входу, который соединен с источником напряжения смещения. Эмиттеры транзисторов

5 и 7 типа р-и-р соединены между собой и подключены к выходам первого генератора 9 тока и первого ключевого элемента 10.

Эмиттеры транзисторов 6 и 8 типа и-р-и соединены между собой и подключены к выходам второго генератора 11 тока и второго

Зо

55 ключевого элемента 12. Неинвертирующий вход второго операционного усилителя 13 подключен к источнику смещения Е,, инвертирующий вход — к точке соединения резисторов 14 и 15, образующих первую пару. Другие выводы резисторов 14 и 15 подключены к входам первого 10 и второго

12 ключевых элементов. Выход второго операционного усилителя 13 подключен к точке соединения резисторов 16 и 17, образующих вторую пару. Другие выводы резисторов 16 и 17 соединены соответственно с входом второго ключевого элемента 12 непосредственно и через диод 18 с входом первого ключевого элемента 10. Первый вход третьего ключевого элемента 19 подключен к точке соединения диода 18 с резистором 17 второй пары, второй вход — с источником смещения Ес, а выход — с точкой соединения масштабного 3 и токозадающего 4 резисторов.

Ключевые элементы 10 и 12 выполнены, например, на диодах Шоттки, можно использовать другие элементы, например транзисторы, что может оказаться удобным для не кото р ых сл уча ев.

Ключевой элемент 19 выполнен на транзисторе 20 р-п-р типа, к базе которого подключен один вывод токоограничивающего резистора 21. Другой вывод этого резистора

21 образует первый вход третьего ключевого элемента 19. Коллектор (эмиттер) транзистора 20 образует второй вход третьего ключевого элемента, а эмиттер (коллектор)его выход (второй вариант подключения транзистора 20 может оказаться удобным для некоторых случаев) .

Резисторы 14 и 15 выбирают равными между собой.

Резисторы 16 и 17 выбирают из условия протекания через них равных токов с учетом падения напряжения на диоде 18.

Электронный коммутатор работает следующим образом.

Коммутатор работает в двух режимах: выборки и хранения. На входы ключевых элементов 10 и 12 подаются коммутирующие импульсные сигналы, которыми могут быть сигналы с противофазных выходов элемента электронно-связанной логики (ЭСЛ). На вход смещения подается напряжение Е и, меньшее синфазного уровня коммутирующих сигналов (полусумма напряжения логических уровней), управляющих ключевыми элементами 10 и 12, на величину дрейфа и нестабильности этого синфазного уровня. В режиме выборки на соединенные вместе вход ключевого элемента 10, выводы диода 18 и резистора 14 подается напряжение положительной полярности относительно потенциала Ес, а на соединенные вместе вход ключевого элемента 12 и выводы резисторов 15 и 16 — напряжение отрицательной полярности относительно потен. циала смещения Е, . При этом ключевые

1188874 элементы 10 и 12 заперты. Также заперт ключевой элемент 19. В точке соединения равных резисторов 14 и 15 образуется напряжение, равное полусумме напряжений логических уровней коммутирующих сигналов (синфазный сигнал) и превышающее величину Е, . Величина превышения усиливается операционным усилителем 13, на его выходе образуется отрицательное напряжение, через резисторы 16 и 17 текут равные между собой токи, смещающие противофазные выходы логического элемента

ЭСЛ так, что полусумма напряжений на выходах логического элемента становится равной Е„». Транзисторы 5 и 7 образуют дифференциальный каскад, последовательно с выходом которого включается выход вто- !з рого дифференциального каскада на транзисторах 6 и 8. Оба эти каскада работают параллельно и выход одного является динамической нагрузкой для другого. В результате в режиме выборки транзисторы 5—

8 работают как усилитель, выходной ток которого это есть ток перезаряда накопительного конденсатора 2, меняющийся таким образом, что напряжение на конденсаторе равно напряжению на масштабном резисторе 3. Последнее в свою очередь определяется входным током устройства, протекающим через токозадающий резистор 4.

Хранение напряжения реализуется на накопительном конденсаторе 2. Для этого полярности напряжений на управляющих входах ключевых элементов 10 и 12 относительно потенциала Е изменяются на противоположные. Ключевые элементы 10, 12 и 19 отпираются, а транзисторы 5 — 8 запираются. Выходное напряжение устройства поддерживается неизменным, поскольку заряд на накопительном конденсаторе может З меняться только при наличии коллекторных токов транзисторов 7 и 8, тока утечки в цепи инвертирующего входа первого операционного усилителя I или изменении напряжения на выходе последнего. Второй операционный усилитель 13 усиливает разность между напряжением смещения Е, и напряжением в точке соединения резисторов 14 и 16 первой пары и задает соответствующее напряжение в точку соединения резисторов 16 и 17, так что упомянутая раз- 45 ность близка к нулю.

Переход из режима выборки в режим хранения выполняется ro парафазным фронтам коммутирующих сигналов на входах ключевых элементов 10 и 12: отрицательному на входе ключевого элемента 10 и по- 50 ложительному на входе элемента 2. Отпирание ключевых элементов 10 и 12 происходит в TOT момент, когда фронты коммутирующих сигналов достигают уровня напряжения, равного напряжению смещения Е, при условии, что напряжения на базах транзисторов 5 и 6 также равно Е .

Снижение погрешности коммутации достигается за счет исключения изменения напряжения в точке соединения токозадающего 4 и масштабного резисторов 3, т. е. на соединенных базах транзисторов 5 и 6.

Такое изменение имеет место в схеме проготипа по нескольким причинам.

Часть коммутирующего сигнала просачивается через эмиттерно-базовые переходы транзисторов 5 и 6 и, изменяя напряжение на их базах, меняет напряжение запирания транзисторов 5 — 8. Введение третьего ключевого элемента 19, усилителя !3, резисторов 14 — 17, диода 18 и связей позволяет исключить изменение напряжения запирания транзисторов 5 — 8.

Они запираются одновременно, что исключает перезаряд накопительного конденсатора

2, и таким образом достигается положительный эффект.

С момента перехода в режим хранения ток через токозадающий резистор 4 не уравновешивается током через масштабный резистор 3, на этих двух резисторах образуется делитель входного напряжения. В схеме прототипа соответствующая часть входного напряжения в точке соединения резисторов

3 и 4 поступает на базы первой пары транзисторов 5 и 6 противоположных типов проводимости и при достаточной величине может отпереть их, даже привести к пробою эмиттерно-базового перехода транзисторов

7 и 8. Это же напряжение в сумме с проникающей частью коммутирующего сигнала приложено через масштабный резистор

3 к выходу операционного усилителя 1 и подключенному к нему одному выводу накопительного конденсатора 2. Изменение тока нагрузки операционного усилителя 1 при изменении входного напряжения и коммутации приводит к появлению напряжения ошибки на выходе упомянутого усилителя 1, что равнозначно изменению напряжения на накопительном конденсаторе. Это есть погрешность коммутации. Введение усилителя

13, резисторов 14 — 17, диода 18, ключевого элемента 19 и связей позволило исключить изменение напряжения в точке соединения токозадающего 4 и масштабного

3 резисторов в режиме хранения. После прихода коммутирующего сигнала третий ключевой элемент 19 открывается строго одновременно с первым и вторым ключевыми элементами 10 и 12, поэтому на базы транзисторов 5 и 6 поступает напряжение смешения Е, как и в режиме выборки, в котором такое напряжение образуется из-за отрицательной обратной связи, охватывающей первый операционный усилитель I.

Источником погрешности является неодновременность отпирания ключевых элементов 10 и !2. Благодаря введению операционного усилителя 13, диода !8, резисторов 14 — 17, ключевого элемента 19 исключено непостоянство полусуммы логических уровней перед сменой режимов работы устройства и скачок напряжения на базах тран-.

1188874

Составитель Л. Скобелева

Редактор А. Лежиина Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 6755/58 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

) l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зисторов 5 и 6. Поэтому ключевые элементы 10, 12 и 19 открываются, а транзисторы 5 — 8 закрываются строго одновременно и исключен подзаряд накопительного конденсатора 2 коллекторным током одного из транзисторов 7 или 8.