Коммутатор аналоговых сигналов Советский патент 1984 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно к электронной коммутационной технике и может быть использовано, например, для построения коммутационных систем, в том числе и для сигналов, транслируемых на двухиаправленной шине. Известен коммутатор аналоговых сигналов, каждый канал которого содержит транзисторы, диодда и резистор, в каждом канале эмиттер первого транзистора, коллектор которого соединен с общей шиной, а база через первый диод соединена с входной шиной канала, через второй диод соединен с базой общего для всех каналов выходного транзистора, база вто рого транзистора, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с общей шин,ой и с эмиттером первого транзистора, через резистор подключена к управляющей шине канала 11. Недостатками такого устройства являются низкая точность передачи и ограниченный частотный диапазон ком мутируемых сигналов. . Наиболее близким к предлагаемому является коммутатор аналоговых сигн лов, содержащий первый и второй переключающие транзисторы и источник тока, каждый из двух каналов коммут тора аналоговых сигналов содержит четыре транзистора, источник тока включен между первой шиной источник питания и объединенными эмиттерами первого и второго переключающих транзисторов, базы которых соединены с управляющими шинами, коллекторы первого и второго переключаняцих тра зисторов соединены соответственно с эмиттерами первых транзисторов первого и второго каналов соответственHOj базы которых подключены к в;:одйым шинам каналов t21 К недостаткам известного устройс ва следует отнести ограниченный частотный диапазон ко1« тируемых сигналов. Цель изобретения - расширение часто ного диапазона коммутируемых сигналов Цель достигается тем, что в кажды канал коммутатора аналоговых сигнало содержащего первый и второй переключающие транзисторы и источник тока, каждый из двух каналов коммутатора аналоговых сигналов содержит четыре транзистора, источник тока включен между первой шиной источника питания и объединенными эмиттерами первого и второго переключающих транзисторов базы которых соединены с управляющие мн шинами, коллекторы первого и второго переключакнцих транзисторов соединены соответственно с эмиттерами первых транзисторов первого и второго каналов соответственно, базы которых подключены к входным шинам ка-налов, введен блок токового зеркала и в каждом канале база первого транзистора, эмиттер которого соединен с базой второго транзистора, подключена к базе третьего транзистора, коллектор которого соединен с второй шиной источника питания и с коллектором второго транзистора, эмиттер второго транзистора подключен к вы- ходной шине.канала н соединен с эмиттером четвертого транзистора, база которого соединена с эмиттером третьего транзистора, вход и выход блока токового зеркала соединены соответственно с коллектором первого и с базой четвертого транзисторов, а обвдий вывод блока токового зеркала соединен с коллектором четвертого транзистора и с третьей шиной источника питания. При этом блок токового зеркала содержит три транзистора и резистор, эмиттер первого транзистора, база которого соединена с базой и коллектором второго транзистора, соединен с эмиттером второго транзистора и с общим выводом блока токового зеркала, коллектор первого транзистора соединен с входом блока токового зеркала, а через резистор подключен к базе третьего транзистора, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с коллектором второго транзистора и с выходом блока токового зеркала. На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства. Коммутатор аналоговых сигналов содержит первый и второй переключающие транзисторы 1 и 2, источник 3 тока, а первый канал коммутатора аналоговых сигналов (схема которого идентична схеме, второго канала) содержит пертай, второй, третий и четвертый транзисторы 4-7; блок 8 токового зеркала. Объединенные эмиттеры первого и второго переключающих транзисторов 1 и 2 через источник 3 Тока соединены с первой шиной 9 источника питания. Объединенные . коллекторы второго и третьего транзисторов 5 и б первого канала и объединенные коллекторы второго и третьего транзисторов второго канала соединены с второй шиной 10 источника питания. Общий вывод блока 8 токового зеркала первого канала и общий вывод блока токового зеркала второго канала соединены с третьей шиной 11 источника питания. Объединенные базы первого и третьего транзисторов 4 и 6 первого каналс и объединенные базы первого и третьего транзисторов второго канала соединены соответственно с входными шинами 12 и 13 первого и второго канашов Объединенные эмиттеры второго и четвертого транзисторов 5 и 7 первого канала и объединенные эмиттеры второго и четвертого транзисторов второго канала соединены соответственно .с выходными шина; 1и 14 и 15 первого второго каналов. Базы первого и второго переключающих транзисторов 1 и 2 соединены с управляющими шинами 16 и 17 коммутатора аналоговых сигналов. Блок 8 токового зеркала содержит первый, второй и третий транэисто ил 18-20 и резистор 21,

Коммутатор аналоговых сигналов функционирует следующим образом,

Когда потенциал управляющей шины 16 выше потенциала управляющей шины 17, то первый переключающий транзистор 1 открыт, а второй переключающий транзистор 2 заперт. В этом случае источник 3 тока обеспечивает открытое состояние первого и закрытое состояние второго каналов. Коллекторный ток первого транзистора 4 является входным током блока 8 токового зеркала, выходной ток которого равен входному с высокой степенью точности. Поэтому ток с выхода блока 8 токового зеркала устанавливает третий транзистор 6 в режим, аналогичный режиму первого транзистора 4.

Если на входнуюшину 12 поступает отрицательный перепад коммутируемого напряжения, то на выходную шину 12 он передается через первый и второй транзисторы .4 и 5.: Четвертый транзистор 7 при этом закрыт. Если же на входную щину 12 поступает положительный перепад коммутируемого сигнала, то -он передается на выходную шину через третий и четвертый транзисторы 6 и 7, Второй транзистор 5 в этом случае заперт, В статическом режиме разность уровней сигналов на входной шине 12 и выходной шине 14 равна разности падений напряжений на базо-эмиттерных переходах nepBOix) и второго транзисторов 4 и 5 или третьего и четвертого транзисторов 6 и 7. Так как эти напряжения практически равны, сигнал.}на выходной шине 14 мало отличается от сигнала на входной шине 12.

При изменении сигналов на управляющих шинах 16 и 17, когда потенциал управляющей шины 17 становится выше потенциала управляющей шины 16,состояние коммутатора анешоговых сигналов изменяется. Первый канал запирается, а второй канал переходит в открытое состояние.

Предлагаемый коьмутатор аналоговых сигналов может функционировать в различных режимах. При объединении выходных шин 14 и .15 устройство может использоваться как мультиплексор на два входа. При объединении входных шин 12 и 13 устройство может выполнять функции демультиплексора на два выхода. Важньач достоинством предлагаемого устройства является возможность его использования для ко1 ® утации сигналов, транслируемых по двухнаправленной шине. В этом случае входная шина 12 первого канала дЬлжна быть объединена с выходной шиной 15 второго кансша, а входная шина 13 второго канала должна быть объединена с вы ходной шиной 14 первого канала. Следует отметить также, что число каналов может быть легко увеличено путем введения дополнительных переключателей тока (выполненных аналогично переключателю тока на транзисторах 1 и 2 включенных ступенчато.

Положительным эффектом предлагаемого технического решения является расширение частотного диапазона ком му-тируемых сигналов, что достигается благодаря введению в каждый канал коммутатора аналоговых сигналов блока токового зеркала и соединению функциональных элементов коммутатора описаннЕям образом.

Преимущества предложенного технического решения в наибольшей степени проявляются при работе на емкостную нагрузку. Неискаженная передача крутых перепадов сигналов (даже при значительной емкостной нaгpyзкe обеспечивается благодаря форсирующему действию четвертого транзистора при передаче положительных перепалов и благодаря форсирующему действию второго транзистора при передаче отрицательных перепадов.

1. КОММУТАТОР АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, содержащий первый и второй переключающие транзисторы и источник тока, из двух каналов коммутатора аналоговых сигналов содержит четыре транзистора, источник тока включен между первой шиной источника питания и объедииеннь 4и эмиттерами первого и второго пе| еключающих транзисторов, базы KOTOjMJx соединены с управляющими шинами, коллекторы первого и второго переключающих транзисторов соединены соответственно с эмиттерами первых транзисторов первого и второго каналов соответственно, базы которых подключены к входным шинам отличающийся каналов, тем, что, с целью расширения частотного диапазона коммутируемых сигналов, в каждый канал введен блок токового зеркала и в каждом канале база первого транзистора, эмиттер которого соединен с базой второго транзистора, подключена к базе третьего транзистора, коллектор которого соединен с второй шиной источника питания и с коллектором второго транзистора, эмиттер второго транзистора подключен к выходной шиие канала и соединен с эмиттером четвертого транзистора, база которого соединена с Э1«шттером третьего транзистора, вход и выход блока токового зеркала соединены соответственно с коллектором первого и с базой четвертого транзисторов, а общий вывод блока токового зеркала соединен с коллектором четвертого транзистора и с третьей шиной источника питания, 2. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что, блок токового зеркала содержит три транзистора и резистор, эмиттер первого транзистора, база которого соединена с базой и коллектором второго транзистора, соединен с эмиттере второго транзистора и с общим выводом блока токового зеркала, коллекО 9Ь тор первого транзистора соединен с входом блока токового зеркала, .а через резистор пoдкJgoчeн к базе третье;О го транзистора, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с коллектором второго транзистора и с СП) выходом блока токового зеркала.