Коммутатор напряжения на МДП-транзисторах Советский патент 1983 года по МПК H03K17/693 

со Ol

-NJ

CD Изобретение относится к автоматике и вьочислительноД технике, в частности к электронной коммутации напряжения, и может быть использова но в измерительной аппаратуре. Известен измерительный коммутато .содержащийизмерительные ключи, вхо ные шины, блок индикации, фазосдвигающее устройство, трансформатор, резисторы, конденсаторы - индуктивностиНедостатками известного коммутатора являются сложность и невысокая точность. Наиболее близким к предлагаемому я вляется многоступенчатый коммутато на МДП-транзисторах, содержащий шин входных сигналов, подключенные к истокам МДП-транзисторов первой сту пени, стоки которых соединены с истоками соответствующи с МДП-транэисторов второй ступени, к стокам кото рых подключены нагрузрчный резистор шина выходных сигналов.с присоединенным к ней одним входом суммирующего операционного усилителя, другой вход которого подключен к шине отпирающего сигнала, затво1« всех МДП-транзисторов через соответствую мие резисторы подключены к шине запирающего сигнала, а также перекл чатели, два вычитающих устройства, блок выделения абсолютного значения напряжения, два термостабильных источника тока, термостабильный резистор и дополнительный МДП-транзис гор, при этом входы первого вычитаю loero устройства соединены соответственно с выходной шиной и через пе реключатель -с истоком .одного из МД транзисторов второй ступени, а выхо с третьим входом суммирующего oneрационного усилителя и через блок в деления абсолютного значения напряжения с соединенными параллельно те мостабильными источниками тока,- выходы которых подключены соответсТ венно к термостабильному резистору, к истоку дополнительного мда-транзистора и через второе вычитающее устройство - к четвертому входу сум мирующего операционного усилителя, выход которого подключен к общей шине переключателей, вторые выводы которых соединены с затворами соответствующих МДП-транзисторов С 2. Недостатком такого коммутатора является отсутствие самоконтроля в процессе работы. Цель изобретения - увеличение достоверности передачи информации. Поставленная цель достигается тем, что в коммутатор напряжения на МДП-транзисторах, содержащий шины входных сигналов, подключенные к истокам МДП-транзисторов первой ступени, стоки которых соединены с истоками соответствующих МДО-транзисторов второй ступени, к стокам которых подключен первый вход суммирующего операционного усилителя, второй вход которого подключен к шине отпирающего сигнала, а выход - к входам переключателей, выходы которых соединены с затворами соответствующих МДГГ-транзисторов и через соответствующие резисторы - с шиной запирающего Сигнала, а также шину выходных-сигналов, введены резистор, генератор гармонических колебаний, .ролосовой и режекторный фильтры,демодулятЬр, формирователь и шина выявленля неисправности , причем выход генератора гармонических колебаний через резистор подключен к входам полосового и режекторного- фильтров и к первому входу суммирующего операционного усилителя, выход режекторного фильтра соединен с шиной выходных сигналов, а выход полосового фильтра через последовательно включенные демодулятор и формирователь подключен к шине выявления неисправности. На чертеже представлена функциональная схема коммутатора напряжения на МДП-транзисторах. Шины 1 входных сигналов подключены к истокам соответствующихМДПтранзисторов 2 первой ступени стоки которых соединены с истоками соответствукяцих МДП-транзисторов 3 второй ступени, к стокам которых подключены первый вход суммирующего операционного усилителя 4, вход режекторного фильтра 5, вход полосового фильтра 6 и первый выёод резистора 7, второй вход суммирующего oпepaциoннotчD усилителя 4 подключён к шине 8 отпирающего сигнала, а выход - к вхоДам переключателей 9, выходы который соединены с .затворами соответствующих МДПтраизисторов 2 и 3 и через соответствующие резисторы 10 подключены к шине 11 запирающего сигнала, выход режекторного фильтра 5 подключен к шине 12 выходных сигнсшов, а вы:ход полосового фильтра 6 - к входу демодулятора 13, в|лход которого через формирователь 14 соединен с шиной 15 выявления неисправности второй вывод резистора 7 подключен к выходу генератора 16 гармонических колебаний. Коммутатор напряжения на- МДП-транзисторах работает следующим образом. Коммутируемые напряжения поступают на входные шины 1. Если канал коммутатора открыт, то с входной шииы сигнал по цепи исток - сток соответствующего МДП-транзистора 2 первой ступени и исток - сток открытого МДП-транзистора 3 второй ступени, поступает на первый вход суммирующего операциоиного усилителя 4, на входы режекторного фильтра 5 и полосового фильтpa 6 и на первый вывод резистора 7. МДП-транзисторы 2 и 3 других канало коммутатора напряжения,в этот момент и, следовательно, на объеди. ненные стоки МДД-тсравзисторов 3 поступает сигнал только с одной шины 1 входных сигналов. Через режекторный фильтр 5 сигнгш поступает на пшну 12 .выходных сигналов Резонансная часто |та режекторного фильтра 5 выбирается лежащей за пределёции полосы часто входных сигналов коммутатора. Таким /образом, режекторный фильтр 5 не ока зывает влияния на коммутируемый сигнал. Управление МДП-транзисторами 2 и 3 первой и второй ступени комл татора соотве.тственно осуществляется с noMotobK) переключателей 9.. При наличии, отпирающего потенциала на ишне 8 отпиргивдих сигнёшов на в;ыходе суммирудацего операционного усилителя 4 устанавливаетсянапряжение ,определяемЬе суммой напряжений на шине 12 выходных сигнгшовйуна шине 8 отпйраюйщх сигналов, Через .одан из переключателей 9, который замкнут, напряжение с выхода сумiKHpsiTomero усилители 4 пЪступает , на затвор соответствующего МДПтранзистора 2 первой ступени, а через другой соо ветствуивдий переключатель 9, тоже замкнут,-на затвор соответствующего МДП-транзйс.тора.3второй ступени. Все другие переключатели 9 должны быть разомкну т,ы. Для цепей с разомкнутыми переключателями 9 на затворы соответству кяцих МДП-транзисто1ррв 2 и 3 поступает запирающий потенциал с шины 11 запирающих сигналов через соответствующие резисторы 10. Таким образом, запирание МДП-транзисторов коммутаjTopa напряжения осуществляется пос- |тоянным потенциалом, а отпирание потенциалом на выходе сум1 рующего операционного усилителя 4,что йозволяет сохранять неизменным напряжение затвор - исток открытых МДЩтранзисторов вне зависимости.от изменения величины сигнсша на шинах 1 входных сигналов. Переключение каналов коммутатора осуществляется с помощью переключателей 9, причем управление осуществляется так, что в данный момент времени открыт только один канал коммутатора. Автоматический самоконтроль исправности коммутатора напряжения реализуется по принципу частотного разделения сигналов с помощью генератора 16 гармонических колебаний, резистора 7, режекторногсэ фильтра 5,

1035799 полосового фильтра б, демодуляТО ра 13, формирователя 14 и основан на естественном свойстве МДП-транзисторов, имею1щих выходную характеристику с явно выраженной нелийейностыо. Для открытого МДП-7Транзистора в коммутаторе напряжения характерна работа в линейной области стоково|1 характеристики .Рабочая точка выбщ ается. в самом начале стоковой характеристики, обладающей высокой Линейностью . Динамическое сощ)Отивление открытого МДП-транзистора в рабочей точке совпадает по людулю со статическим и, следовательно, : . невелико Бели же, вследствие, какихлибо неисправностей, коммутируелалй ток резко возрастает, тр рабочая точка открытого МДП-транзистора перемещается в область и характеризуется током насыщения ;н. црроговым напряжением:. Работа ч МДП-транзистора в области насыщения при постоянном натряжений затвор - исток характеризуется посто- , . янным токсот стока. Поэтому увели чеиие напряжения сток - исток в этой области не вызывает изменение тока стока. Следовательно в области, насыщения динамическое сопротивление открытого МДП-транзистора очень велико. ..-. Испо111Ьзование свойств характ еристики МДП-транзисторов позволяет ; обнаруживать неисправность автоматически, в процессе работы коммутатора напряжения. . Тестовый сигнал с генератора 16 гармонических колебаний поступает через резистор 7 на объединенною стоки МДП-транзистсфов 3 второй сту|пени, аходы режекторного фильтра 5 и полосового фильтра б. Признаком наличия неисправности является величина амплитуды тестового сигнала на входе полосового фильтра б. Сигнал с выхода полосового фильтра 6 поступает на демодулятор 13, где происходит выпрямление гармоничес- , ких колебаний. С выхода демодулятора 13 сигнал поступает на формирователь 14 для нормирования его по амплитуде и далее на шину 15 выявления неисправности. Резкекторный фильтр 5 препятствует проникновению тестового сигнала на шину 12 выходных сигналов. Изобретение обеспечивает автоматический самоконтроль исправности работы коммутатора без увеличения погрешности.

ff

ff:

КОММУТАТОР ЙадРЯЖЕНИЯ НА НДП-ТРАВЗИСТОРАХг ООДерж« ий шины ВХОДНЫХ CHrHan6B,npAKJBp4eHHue к истокам МДП-транзисторов первой с упейиу стоки котоЕяж соединены с ис ;токами соответствукмадах йда- тран зисторов стутавяи, k стокам которых подключен первый вход суммируюи|е |..операционного усилителя, второй i ГЬход которохю псщключен к шине 6т- пиракхцего сигнала, а выход - к вхо;-. дам переключателей, выход Ц1 которых соединены с затворами соответствую йСИх МДП-транзисторов и сорт- v ае ствующие резисторы - с шиной эёпиракидего сигнала, а такзке шину вы-; хзодных сигналов, от л и ч а ю - , щ и и с я тем, что, с целью увеличения достоверности передачи информации, в иеко дополнительно введены резистор, генератор га1 «энических колебаний, полосовой и режекториый фильтры, демодулятор, форМ1фо ватель и тайна выявления неисйравности, причем выход генератора гармонических колебаний через резистор подключен к входам полосового и . | режекторяЪго фильтров и к первому (Л входу су 1мирук 4его операционного усилителя-, шоход режекторного С; соедашёй с шиной выходных сЙ1 на1ЛО г а выход полосового фильтра чер«ез:пос; : леДовательно включенные демодулятор и формирователь подключен к шине выявления неисправности.

X. «

12

t- ,