Многоканальный коммутатор

 

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в системах сбора, обработки и преобразования аналоговой информации. Целью изобретения является повышение быстродействия путем увеличения частоты коммутации. Многоканальный коммутатор содержит в каждом канале пять резисторов 1 - 5, операционный усилитель 6 и два аналоговых переключающих ключа 7 и 8, управляющие входы которых подключены к шине 9 включения канала. На чертеже также показана шина 10 нулевого потенциала, выходная шина 11 коммутатора, шина 12 канала, переключающий ключ 13. Предложенный аналоговый коммутатор, по сравнению с известным, в результате введения в каждый канал третьего аналогового ключа с соответствующими связями обеспечивает большее быстродействие, в частности повышение допустимой частоты коммутации каналов при сохранении высокой точности передачи выходных аналоговых сигналов в широком диапазоне амплитуд одновременно с их инвертированием и нормированием по уровню. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„15258 (50 4 Н 03 К 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

H А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4385801/24-21 (22) 29.02.88 (46) 30.11.89. Бюл. У 44 (72) А.В. Водеников (53) 621.382(088.8) (56) Алексенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем.

И.: Радио и связь, 1985, с. 1?6, рис. 5.19б °

Авторское свидетельство СССР

У 1406763, кл. Н 03 К 17/00, 11, 12.86 (прототип) .

2 (54) МНОГОКАНАЛЪНЫЙ КОММУТАТОР (57) Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в системах сбора, обработки и преобразования аналоговой информации. Целью изобретения является повьппение быстродействия путем увеличения частоты коммутации.

Многоканальный коммутатор содержит в каждом канале пять резисторов 1-5, операционный усилитель 6 и два аналоговых переключающих ключа 7 и 8, 1525894

10 управляющие входы которых подключены к шине 9 включения канала„На чертех<е также показана шина 10 нулевого потенциала, выходная шина 11 коммутатора, шина 12 канала, переключающий ключ 13. Предложенньф аналоговый коммутатор, по сравнению с известным, в результате введения в каждый канал третьего аналогового ключа

Изобретение относится к аналого- 15 вой измерительной технике и автоматике и предназначено для использования в системах сбора, обработки и преобразования аналоговой информации.

Цель изобретения — повышение быстродействия путем увеличения частоты коммутации.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для двух каналов. 25

Многоканальный коммутатор содержит в каждом канале пять резисторов 1-5, операционный усилитель 6 и два аналоговых переключающих ключа 7 и 8, управляющие входы которых подключены 30 к шине 9 включения канала, аналоговый вход первого ключа 7 — к первым выводам первого 1 и второго 2 резисторов, аналоговый вход второго ключа 8 — к выходу операционного усилителя 6, размыкающий выход первого ключа 7 — к инвертирующему входу операционного усилителя 6, размыкающий выход второго ключа 8 — к второму выводу второго резистора 2 и к перво- 40 му выводу третьего резистора 3, замыкающий выход первого ключа 7 — к второму выводу третьего резистора

3, к неинвертирующему входу операцнонногоусилителя би к шине 10 нуле- 45 вого потенциала, замыкающий выход второго ключа 8 — к выходной шине 11 коммутатора и к первому выводу четвертого резистора 4, второй вывод которого соединен с первым выводом 50 пятого резистора 5. Второй вывод по- следнего соединен с входной шиной 12 канала.

В каждый канал коммутатора дополнительно введен третий аналоговый переключанхций ключ 13, управляюший вход которого подключен к шине 9 включения канала, размыкающий выход — к шине 10 нулевого с соответствующими связями обеспечивает большее быстродействие, в частности повышение допустимой частоты коммутации каналов при сохранении высокой точности передачи выходных аналоговых сигналов в широком диапазоне амплитуд одновременно с их инвертированием и нормированием по уровню. 1 ил. потенциала, замыкающий выход — к инвертирующему входу операционного усилителя 6, а аналоговый вход — к первому выводу пятого резистора 5, второй вывод которого соединен с вторым выводом первого резистора 1.

Многоканальный коммутатор работает следующим образом.

На шину 9 включения выбранного канала, например, первого, поступает сигнал включения канала единичным уровнем, под действием которого ключи 7, 8, 13 переключаются в состояние, при котором их аналоговый вход соединен с замыкающим выходом.

Входной аналоговый сигнал поступает с входной шины 12 первого канала на инвертирующий вход операционного усилителя 6 первого канала через резистор 5 и ключ 13. Выход операционного усилителя 6 первого канала подключается на выходную шину 11 через ключ 8 первого канала. Обратная связь операционного усилителя 6 первого канала замыкается с выходной шины 11 через резистор 4 и ключ 13. Ключем

7 первого канала резистор 1 подключается между входной шиной 12 первого канала и шиной 10 нулевого потенциала.

На шине 9 включения второго канала сигнал включения отсутствует °

При этом его ключи 7, 8, 13 находятся в исходном состоянии, когда их аналоговый вход соединен с выходом. Входной аналоговый сигнал поступает с входной шины 12 второго канала на инвертирующий вход операционного усилителя 6 второго канала через резистор 1 и ключ 7 второго канала. Обратная связь с выхода операционного усилителя 6 второго канала замыкается через ключ 8 и резистор 2 второго канала.

U11

R5 где U12 — напряжение на входе подключаемого канала;

R4 и R5- сопротивление резисторов

4 и 5 подключаемого кана- 5р ла.

В предлагаемом коммутаторе погрешности коммутации входного сигнала определяются в основном параметрами используемых операционных усилителей 55 и степенью согласования температурных коэффициентов резисторов 4 и 5.

Для правильной работы сопротивления резисторов 5 и 1 в каждом канаФормула изобретения

Многоканальный коммутатор, содержащий в каждом канале пять резисторов, операционный усилитель и два аналоговых переключающих ключа, 1525894 6

Ключом 13 второго канала резистор ле, сопротивления резисторов 4 и 2

5 подключается между входной шиной во всех каналах выбираются равными.

12 второго канала и шиной 1 нулевого Сопротивление резистора 3 выбипотенциала, а резистор 4 второго ка- рается из выражения нала — между выходной шиной 11 и ши- К4 Кн ной 10 нулевого потенциала. К4+Кн(п-1)

Таким образом, на выходную шину 11 где R3 — сопротивление резистора 3; передается сигнал выбранного канала R4 " сопротивление резистора 4

1 (в данном случае первого) с инверти- Вн — сопротивление нагрузки, подрованием. При этом, так как обрат- ключенной к выходной шине ная связь в операционном усилителе 111 данного канала подключена непосред- и — количество каналов коммутаственно с выходной шины 11 коммута- тора. тора, сопротивление замкнутого клю- !5 При этом перепад напряжения на ча 8 и его температурные и временные выходе операционного усилителя во изменения не вносят дополнительной включенном и выключенном состояниях погрешности коммутации. Токи утечки канала минимален, чем обеспечиваются отключенных от выходной шины 11 ана- минимальное время его установления логовых ключей 8 также практически 20 при включении и выключении канала и, не вносят погрешности в передачу ком- соответственно, максимальная допусмутируемого сигнала, так как замы- тимая частота коммутации каналов в каются через маленькое выходное со-, произвольной последовательности. противление коммутатора Допустимый диапазон входных curR11 налов по напряжению не зависит от

Кб типа используемого операционного усигде R11 — выходное сопротивление ком- лителя и определяется только величимутатора; ной отношений резисторов 5 и 4. С

Rá — выходное сопротивление опе- помощью изменения величины резисторационного усилителя 6; 3р ра 5 осуществляется также приведение

R8 — сопротивление открытого разноуровневых входных сигналов каключа 8; налов к уровню выходного сигнала

Кб — коэффициент усиления опера- коммутатора. ционного усилителя 6 без Для защиты операционных усилитеобратной связи. лей каналов от перегрузки между их

Входное сопротивление R!2 каждого 35 входами включаются два встречно канала определяется параллельным включенных диода, если они отсутствключением резисторов 1 и 5 и равно вуют в схеме самого операционного

R12 усилителя.

R5+R1

4р Предлагаемый многоканальный анагде R5 и R! — сопротивления реэисто- логовый коммУтатоР по сРавнению с ров 5и 1 ° известным за счет введения в каждый

Напряжение на выходе коммутатора канал третьего аналогового переклюравно чающего ключа с соответствующими связями обеспечивает большее быстродействие, а именно, повышение допустимой частоты коммутации каналов при сохранении высокой точности передачи входных аналоговых сигналов в широком диапазоне амплитуд одновременно с их инвертированием и нормированием по уровню.

1525894

Редактор И. Касарда Техред Л. Олийнык

Корректор О,Ципле

Заказ 7242/54 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,301 управляющие входы которых подключены к шине включения канала, аналоговый вход первого ключа — к первым выводам первого и второго резисторов, аналоговый вход второго ключа — к выходу операционного усилителя, pasмыкающий выход первого ключа — к инвертирующему входу операционного усилителя, размыкающий выход второго ключа — к второму выводу второго резистора и к первому выводу третьего резистора, замыкающий выход первого ключа — к второму выводу третьего резистора, к неинвертирукицему входу операционного усилителя и к шине нулевого потенциала, замыкающий выход второго ключа — к выходной шине коммутатора и к первому выводу четвертоro резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с входной шиной канала, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия путем увеличения частоты коммутации в каждый канал дополнительно введентретий аналоговый переключающий ключ, управляющий вход которого подключен к шине включения канала, размыкающий выход— к шине нулевого потенциала, замыкающий выход-к инвертирующему входу операционного усилителя, а аналоговый вход — к первому выводу пятого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом первого резистора.