Компенсированный ключ

 

л телй

ЯСоюз Советскиа

Социалистических

Респубики

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт, саид-ву— (22) Заявлено 14 12,76 (21) 2429737/18-21 (51) М. Кл.

Н 03 К 17/60 с присоединением заявки №

Геиударстввииьй комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) П риоритет

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень № 25 (53) УДК

621.382 (088.8) Дата опубликования описания 07.07.80 (72) Авторы изобретения

М. А. Радько и А. А. Лирцман (7!) Заявитель (54) КОМПЕНСИРОВАННЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к автоматике и из= мерительной технике, Оно может быть использовано при построении автоматических цифровых измерительных приборов и систем.

Известны компенсированные ключи, содержащие трансформатор питания коммутируемой цепи, коммутирующий МДП-транзистор и операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включены коммутирующий и дополнительный МДП-транзисторы (1). К недостаткам таких компенсированных то ключей следует отнести большую рассеивающую мощность и узкие функциональные воэможности, обусловленные трудностями, возникающими при коммутации МДП-транзисторами

3$ больших токов.

Наиболее близкий по технической сущности и схемному решению к изобретению компенсированный ключ, содержащий коммутирующнй элемент, операционный усилитель, MQII-транзистор, трансформатор питания коммутируемой цепи, имеющий дополнительную обмотку со средним выводом и компенсируюший резистор, причем один вывод вторичной обмотки трансформатора питания соединен с обшей шиной, второй вывод через нагрузку соединен с входом коммутирующего элемента и истоком

МДП-транзистора, инвертирующнй вход операционного усилителя и его выход подключены к стоку МДП-транзистора и выходу коммутирующего элемента соответственно, неинвертирующий вход операционного усилителя связан со средним выводом компенсирующего резистора, выполненного переменным, затвор МДПтранзистора соединен с управляющим входом устройства 121.

Недостатками этого ключа являются значительная рассеиваемая мощность и узкие функциональные возможности, обусловленные трудностями, возникающими при коммутации больших токов МДП-транзисторами, С целью уменьшения рассеиваемой ключом . мощности и расширение функциональных возможностей компенсированный ключ, содержащий коммутирующий элемент, операционный усилитель, МДП-транзистор, трансформатор питания коммутируемой цепи, имеющий дополнительную обмотку со средним выводом и

3 7 16о34 компенсирующий резистор, причем один вывои

:вторичной обмотки трансформатора питания со динен с общей шиной, второй вывод через нагрузку с входом коммутирующего элемента и йстоком МДП-транзистора, инвертирующий вход операционного усилителя и его выход подключены к стоку МДП-транзистора и выходу коммутирующего элемента соответственно, неинвертируюший вход операционного усилите- ля связан со средним выводом компенсирую- 1р щего резчстора, выполненного переменным, затвор МДП-транзистора соединен с управляющим входом устройства, дополнительно включает МДП-транзистор и два резистора, а коммутирующий элемент представляет собой два биполярных транзистора дополнительных типов проводимости, эмиттеры которых объединены и связаны с выходом коммутирующего эле. мента, базы также объединены и подключены к управляющему входу коммутирующего элемента, коллекторы через диоды, включенные встречно-последовательно с базо-коллекторными переходами транзисторов соединены с входом коммутирующего элемента, причем дополнительный МДП-транзистор, затвор которого подключен к управляющему входу устройства, и первый допоЛнительный резистор включены последовательно с дополнительной обмоткой трансформатора, средняя точка которой подключена к выходу коммутирующего элемента, точка соединения первого дополнительного резистора и истока дополнительного MQII-транзистора через второй дополнительный резистор соединена с управляющим входом коммутирующего эле"мента, между выходом которого и общей шиной включен компенсирующий резистор, "На чертеже показана схема компенсированного ключа, где 1 — коммутируемая цепь (нагрузка), 2-МДП-транзистор, 3,4 — транзисторы коммутирующего элемента, 5,6-диоды, 7 — опера4О ционный усилитель, 8 — второй дополнительный резистор, 9 — дополнительный МЛП транзистор, 10 — дополнительная обмотка трансформатора питания коммутируемой цепи, 11— первый коммутирующий резистор, 12 — компенсирующий резистор, 13 — вторичная обмотка трансформатора коммутируемой цепи.

Принцип действия ключа состоит в следующем.

Разомкнутому состоянию компенсированного

50 ключа соответствует закрытое состояние МДПтранзисторов 2 и 9. При этом с поступлением импульсов питания на вход первичной обмотки трансформатора на его выходных обмотках

10 и 13 трансформируются импульсы, которые подаются с обмотки 13 на коммутируемую цепь 1, а с обмотки 10 через резисторы 11 и 8 на базы транзисторов 3 и 4. Причем обмотка 10 включена таким образом, что на базу

4 каждого из ранзисторс в 3 и 4 при подаче импульсов напряжения на его коллектор подается запирающее напряжение. 1ак, например, если и обмотке l3 трансформируется положительный импульс, развязывающий пипи 6 открывается, но на базу транзистора 4 подается отрицательный запирающий импульс с половины обмотки 10. Этот же импульс является отпираюшим для транзистора 3, но так как в коллекторной цепи этого транзистора вклю. чен диод в обратном направлении, коммутирующий элемент, состоящий из транзисторов 3 и 4 и. диодов 5 и 6, будет закрыт. При изменении полярности питающего напряжения выходным сигналом обмотки 10 закрывается транзистор 3 и открывается транзистор 4. При этом диод 6 включается в цепь коллектора транзистора 4 в обратном направлении. Состояние компенсирующего элемента не меняется.

При подаче на затворы МДП-транзисторов 2 и 9 управляющего потенциала они открываются

На базах транзисторов 3 и 4 меняется фаза импульсного напряжения питания на 180, так как МДП-транзистор 9 подключает базовую цепь этих резисторов к противоположному выводу обмотки 10. Теперь при действии положительного импульса с выхода обмотки 13 на базы транзисторов 3 и 4 будет также поступать положительное напряжение, которое открывает транзистор 4, замыкая тем самым коммутирующий элемент, так как диод 6 в этом случае оказывается включенным в цепь коллектора этого транзистора в прямом направлении. При изменении полярности питающего напряжения открывается транзистор 3. Открытое состояние коммутирующего элемента не меняется.

Протекающий через открытый коммутирующий элемент ток образует падение напряжения на коммутирующем элементе, которое через открытый МДП-транзистор 2 отрицательной обратной связи (ООС) подается на инвертирующий вход усилителя. Благодаря действию ОСС на выходе операционного усилителя устанавливается напряжение, противоположное по знаку падению напряжения на сопротивлении открытого коммутирующего элемента и выходном сопротивлении усилителя, вследствие чего между точкой "а" и общей шиной значительно уменьшается разность потенциалов.

Но напряжение на выходе операционного усилителя, вызванное действием ООС, неполностью компенсирует падение напряжения на коммутирующем элементе и выходном сопротивлении операционного усилителя. Поэтому для повышения компенсирующего выходного напряжения усилителя часть этого падения напряжения подается на его неинвертируннций вход через регулируемый делитель (резистор

Компенсированный ключ, содержащий коммутирующий элемент, операционный усилитель, МДП-транзистор, трансформатор питания. комму- 1О тируемой цепи, имеющий дополнительную обмот; ку со средним выводом и компенсируюпбй резистор, причем один вывод вторичной обмотки трансформатора питания соединен с общей шиной, второй вывод через нагрузку соединен с входом коммутирующего элемента и истоком МДП-транзистора, инвертирующий вход операционного усилителя и его выход подключены к стоку МДП-транзистора и выходу коммутирующего элемента соответственно, неинвертирующий вход операционного усилителя связан со средним выводом компенсирующего резистора, выполненного переменным, затвор MHII-транзистора соединен с управляющим входом устройства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и уменьшения рассеиваемой ключом мощности, он дополнительно содержит МДП-транзистор и два резистора, а

l?), с помощью которого между точкой "а" и общей шиной можно установить нулевую разность потенциалов.

Формула. изобретения

ЦНИИПИ Заказ 3975/53

Тираж 995 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужторол, ул. Проектная,4

746934 6 коммутирующий элемент представляет собой два биполярных транзистора дополнительных типов проводимости, эмиттеры которых объедннейы и связаны с выходом коммутирующего элемента, базы также объединены и подключены к управляющему входу коммутирующего элемента, коллекторы через диоды, включенные встречно-последовательно с базо-коллекторными переходами транзисторов соединены с входом коммутирующего элемента, причем дополнительный МДП-транзистор, затвор которого подключен к управляющему входу устройства, и первый дополнительный резистор включены последовательно с дополнительной обмоткой трансформатора, средняя точка которой подключена к выходу коммутирующего элемента, точка соединения первого дополнительного резистора и истока дополнительного

МДП-транзистора через второй дополнительный резистор соединена с управляющим входом коммутирующего элемента, между выходом которого и общей шиной включен компенсирующий резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 427473, кл. Н 03 К 17/56, 07.08.72.

2. Авторское свидетельство СССР У 417905, кл. Н 03 К 17/60, 07.08.72.