Коммутатор аналоговых сигналов

 

Изобретение может быть использовано в системах аналого-цифрового преобразования сигналов при автоматизации технологических процессов, в частности процессов испытаний технических объектов. Коммутатор аналоговых сигналов имеет повышенное быстродействие за счет уменьшения ограничений на скорость изменения выходных сигналов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 03 К 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4135221/24-21 (22) 17.10.86 (46) 15,05..88. Бюл. У 18 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) И.Г.Вагнер, В.M.Cèäîðîâ и В.Г.Шахтшнейдер (53) 681.327.66 (088.8) (56) Басалаев Г.Г., Глемба„ В.И.

Многоканальная система сбора данных.—

Приборы и техника эксперимента, 1984, Р 2.

Авторское свидетельство СССР

9 1336119, кл. Н 03 К 17/00, 04.04.86.

„.SU, 1396270 А 1 (54) КОММУТАТОР АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение может быть использовано в системах аналого-цифрового преобразования сигналов при автоматизации технологических процессов, в частности процессов испытаний технических объектов. Коммутатор аналоговых сигналов имеет повышенное быстродействие за счет уменьшения ограничений на скорость изменения выходных сигналов. l ил.

1396270

Изобретение относится к устройствам автоматики и измерительной техники и может быть использовано в системах аналого-цифрового преобра5 зования сигналов при автоматизации технологических процессов„ в частности процессов испытаний технических объектов.

Целью изобретения является по- 10 вьппение быстродействия устройства за счет уменьшения ограничений на скорость изменения выходных сигналов.

На чертеже приведена функциональная схема коммутатора аналоговых !5 сигналов, содержащая три канала.

Устройство содержит входы 1.1

1,3 аналоговых сигналов, аналоговый выход 2 и адресные выходы 3.1

3.3, при этом каждый вход 1.1 20

1,3 устройства соединен через соответствующий резистор 4.1 — 4.3 с инвертирующим входом соответствующего операционного усилителя 5.1

5,3, неинвертирующий вход которого ?5 соединен с выходом 2 устройства, а выходы через диоды 6.1 — 6.3 с инвертирующими входами этих же усилителей 5.1 — 5.3 через резисторы 7.1

7.3 с параллельно включенными им 30 конденсаторами 8.1. — 8.3, переключатели 9.1 — 9.3 тока и диоды 10. l

10,3 с инвертирующим входом операционного усилителя 11, охваченного конденсатором 12 по цепи обратной связи. Кроме того, выходы операционных усилителей 5,1 — 5.3 через соответствующие компараторы 13.1 — 13.3 и триггеры 14.1 — 14,3 соединены с соответствующими адресными выходами

3.1 — 3,3 и управляющими входами соответствующих переключателей 9.1 — 9.3.

Выходы компараторов 13.1 — 13.3 через элемент ИЛИ 15 и формирователь 16 соединены с С-входами триггеров 14.1 — 45

14.3, Вход операционного усилителя 11 соединен также через блок 17,переключения и резисторы 18 и 19 с источниками 20 и 21 постоянных напряжений, при э пом управляющий вход блока 17 переключения соединен с генераторо 22 и с R-входами всех триггеров 14.

Формирователь 16 должен формировать импульсы положительной полярности, задержанные относительно входных сиг55 налов на время, необходимое для обработки коммутируемых входных напряжений, к примеру их аналого-цифрового преобразования °

Блок 17 переключения представляет собой два коммутатора тока, управляемых в противофазе.

Коммутатор аналоговых сигналов работает следующим образом.

Генератор 22 импульсов задает частоту опроса каналов. Нулевь.м потен циалом генератора 22 устанавливаются в исходное (нулевое) состояние все триггеры 14.1 — 14.3. Переключатели

9.1 — 9,3 тока при этом коммутируют выходы соответствующих усилителей

5.1 — 5.3 через резистор 7, конденсатор 8 и диоды 10 к входу усилителя

11. Кроме того, блок 17 переключения соединяет источник 20 через резистор

19 с входом усилителя 11. При этом конденсатор 12 перезаряжается и на выходе операционного усилителя 11 устанавливается отрицательное напряжение, максимальное по абсолютной величине. На выходе всех усилителей

5.1 — 5..3 устанавливается отрицательное напряение, поскольку выходной сигнал по величине превьппает входные, однако усилители 5.1 — 5,3 не насыщаются благодаря отрицательной обратной связи через диоды 6.1 — 6.3.

При положительном потенц:.але на выходе генератора 22 срабат;лвает блок

17 переключения таким образом, что на вход усилителя 1! коммутируется источник 21 через резистор 18, при этом абсолютная величина отрицательного сигнала начинает уменьшаться до тех пор, пока не сравняется с максимальным по абсолютной величине входным сигналом. Допустим, что максимальный по абсолютной величине входной сигнал поступает на вход 1.! коммутатора, минимальный — на вход 1.3, на вход 1.2 поступает сигнал промежуточного значения между максимальным и минимальным. Итак, выходной сигнал сравнивается с сигналом на входе

1.1, после чего разность ме> ду входным сигналом и выходным становится отрицательной, на выходе усилителя

5.1 появляется положительный сигнал, который, проходя через резистор 7.! и конденсатор 8.1, переключатель 9.1, диод 10,1, останавливает изменение выходного сигнала, поскольку суммарный ток на входе усилителя 11, включающий положительный ток усилителя 5.1 и отрицательный ток v.сточника

21, устанавливается равным виртуальному нулю усилителя !1, обеспечивая

1396270 устойчивое состояние следующей системы. Таким образом, на выходе устройства выходной сигнал равен входному сигналу, поданному на вход 1.1, максимальному по величине, с точностью, обусловленной коэффициентом усиления усилителя 5.1. Конденсатор

8.1 в этом контуре обеспечивает ускорение переходного процесса. Одновременно с появлением положительного сигнала на выходе усилителя 5.1 верхнего канала происходит срабатывание компаратора 13.1, положительный сигнал с выхода которого поступает на

О-вход триггера 14.1. Этот же сигнал, пройдя через элемент ИЛИ 15 и форми" е рователь 16, поступает на С-вход триггера 14.1, изменяя его состояние. При этом на адресном выходе 3.1 2п появляется положительный фронт импульса, сигнализирующий о том, что на выходе 2 коммутатора находится входной сигнал именно подключенного к входу !.1 канала. После этого пе- 25 реключатель 9.1 тока переключает ток усилителя 5.1 с входа усилителя

11 на общую точку и выходной сигнал устройства снова начинает изменяться под действием тока с источника 21 до тех пор, пока не достигнет максимального абсолютного значения из двух оставшихся сигналов, в данном случае сигнала с входа 1.2. Теперь положителлньй сигнал появляется на выходе усилителя 5.2, и выходной

35 сигнал коммутатора становится равен входному сигналу канала, подключенного к входу 1.2. Этот сигнал находится на выходе 2 устройства в течение времени, определяемого формирователем 16, после того, как и в предыдущем случае, триггер 14.2 выдает информацию на адресный выход

3,2 об адресе коммутируемого .сигнала и одновременно переключает ток усилителя 5.2 на общую точку, вызывая дальнейшее изменение входного сигнала. Теперь выходной сигнал изменяется до оставшегося значения (мини" мального по абсолютной величине), которое находится на входе 1.3. Сно-ва на выходе 2 устанавливается сигнал на время, определяемое формирователем 16, положительный фронт сигнала на выходе адреса 3.3 сообщает внеш55 ним устройствам об адресе выходной информации, и выходной сигнал снова начинает изменяться, причем дальнейшее его изменение в направлении положительнь|х величин может прекратиться или изменением состояния генератора

22, или введением известных ограничений на амплитуду выходного сигнала. В схеме использовано временное переключение направления измерения выходного сигнала. Это означает, что длительность положительного сигнала генератора выбирается исходя из общего времени развертки выходного сиг нала от отрицательных до положительных значений, определяемого скоростью изменения выходного сигнала и временами отслеживания входных сигналов, задаваемо формирователем 16 и числом входных каналов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Коммутатор аналоговых сигналов, содержащий выходной операционный усилитель, блок переключения, генератор, формирователь, элемент ИЛИ и и каналов, каждый из которых содержит триггер и компаратор, причем выход выходного операционного усилителя соединен с выходом коммутатора и с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом выходного операционного усилителя и выходом блока переключения, первый и второй входы которого через соответственно первый и второй резисторы соединены с первым и вторым .разнополярными источниками постоянного напряжения, выход каждого триггера соединен с соответствующим адресным выходом коммутатора, R-входы триггеров и управляющий вход блока переключения соединены с выходом генератора, 0-вход каждого триггера соединен с выходом компаратора этого канала, выход элемента ИЛИ соединен с входом формирователя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в каждый канал коммутатора введены операционный усилитель, первый и второй резисторы, конденсатор, переключатель тока, первый и второй диоды, при этом неинвертирующий вход каждого рперационного усилителя соединен с выходом коммутатора, а инвертирующий вход каждого операционного усилителя через первый резистор соединен с соответствующим входом коммутатора и через первый диод с собственным выходом и первым входом компаратора, 139б 270

Составитель А.Чаховский

Техред JI. Сердюкова

Корректор M.Ïîêo

Редактор Е.Копча

Заказ 2504/57

Тираж 928

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие., r. Ужгород, ул. Проектная, 4 а также через параллельно соединенные второй резистор и конденсатор с входом переключателя тока, выход которого через второй диод соединен с входом выходного операционного усилителя, выход каждого компаратора соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ, выход формирс вателя соединен с С-входами триггеров, выходы которых соединены с уг:равляющими входами переключателя тока этого канала, вторые входы компараторов всех каналов соединены с общей шиной коммутатора.