Коммутатор Советский патент 1984 года по МПК H03K17/416 G06F11/30 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в устройс вах электронной коммутации. Известен коммутатор, содержащий ключевые элементы и источник напряжения СП . Недостатком такого коммутатора является не высокая точность коммутации напряжения. Наиболее близким техническим реш нием является коммутатор, содержащий первый и второй элементы И, два источника напряжения, первый и второй ключевые элементы, выходы которых через резистор соединены с выхо дом устройства, а управляющие входы с выходами соответственно первого и второго элементов И, первые входы которых объединены и являются перво входной шиной устройства, а вторые входы также объединены и являют ся второй входной шиной устройства С Недостатком известного коммутато ра является невысокая точность коммутации напряжения в связи с различ НЕЛми величинами остаточных напряжений ключевых элементов. Цель изобретения - повышение точ ности коммутатора. Поставленная цель достигается те что в коммутатор, содержащий первый и второй элементы И, два источника напряжения, первый и второй ключевые элементы, выходы которых через резистор соединены с выходом устройства, а управляющие входы - с вы ходами соответственно первого и вто рого элементов И, первые входы кото рых объединены и являются первой входной шиной устройства, а вторые входы также объединены и являются зторой входной шиной устройства, вве 1ены два компаратора, первые входы которых соединены с выходом устройст ва, вторые входы - соответственно с первым входом первого сумматора, пер Bfiifi источником напряжения, первым входом второго суьчматора и вторым источником напряжения, причем входы первого и второго ключевых элементов соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, входы которых соединены соответствен но с выходами первого и второго реверсивных счетчиков, вычитакнций и суммирующий входы которых соединены соответственно с выходами третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, первые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, вторые входы - соответственно через первый и второй элементы задержки с выходами первого и второго элементов И, третий вход третьего элемента И через первый инвертор соединен с третьим входом четвертого элемента И и с выходом первого компаратора, а третий вход шестого элемента И - через второй инвертор - с третьим входом пятого элемента И и с выходом второго компаратора. На фиг. 1 представлена функциональная схема коммутатора; на фиг, 2 временная диаграмма его работы. Коммутатор содержит первый 1 и второй 2 ключевые элементы, первый 3 и второй 4 элементы И, резистор 5, первый б и второй 7 инверторы, генератор 8 импульсов, третий 9, четвертый 10, пятый 11 и шестой 12 элементы И, первый 13 и второй 14 реверсивные счетчики, первый 15 и второй 16 элементы задержки, первый 17 и второй 18 цифроаналоговые преобразователи, первый 19 и второй 20 сумматоры, первый 21 и второй 22 компараторы, первая 23 и вторая 24 входные шины, первый 25 и второй 26 источники напряжения. Выходы первого 1 и второго 2 ключевых элементов через резистор 5 соединены с выходом устройства, а управляющие входы - с выходами соответственно первого 3 и второго 4 элементов И, первые входы которых являются первой входной шиной 23 коммутатора, а вторые входы - второй входной шиной 24. Первые входы первого 21 и второго 22 коммутаторов соединены с выходом устройства, вторые входы - соответственно с первым входом первого сумматора 19, первым источником 25 напряжения и первым входом второго сумматора 20, вторым источником 26 напряжения. Входы первого 1 и второго 2 ключевых элементов соединены соответственно с выходами первого 19 и второго 20 сумматоров, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого 17 и второго 18 цифроаналоговых преобразователей, входы которых соединены соответственно с выходами первого 13 и второго 14 реверсивных счетчиков, вьгчитс1ющий и суммирующий входы которых соединены соответственно с выходами третьего 9, четвертого 10 и пятого 11, шестого 12 элементов И, первые входы которых соединены с выходом генератора 8 импульсов, вторые входы - соответственно через первый 15 и второй 16 элементы задержки с выходами первого 3 и второго 4 элементов И, третий вход третьего элемента И 9 через первый инвертор 6 соединен с третьим входогд четвертого элемента И 10 и с выходом первого компаратора 21, а третий вход шестого элемента И 12 соединен через второй инвертор

7 с третьим входом пятого элемента И 11 и с выходом второго компаратора 22.

Ком11утатор работает следующим образом (фиг. 2) .

При появлении на первой шине 23 логической 1 и при наличии логической 1 на второй шине 24, на выхде первого элемента И 3 устанавливается потенциал, соответствующий логическому О, а на выходе второго элемента И 4 устанавливается потенциал логической 1. При этом второй ключевой элемент 2 открывается и на выход кoм lyтaтopa г1оступает напряжение и« + Uii.An - . Это напряжение на входе второго компаратора 22 сравнивается с ВХОДНЫГ4 напряжением и, . Если Цц + иЧ«12 -« , то на выходе второго компаратора 22 устаналивается логическая 1, которая поступает на один вход пятого элемента И 11 и второго инвертора 7. Логический О с выхода первого инвертора 6 Запрещает прохождение импульсов, с генератора 8 импульсов на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 14. Уровень логической 1 с выхода второго элемента И 4, пройдя через второй элемент 16 задержки, разрешает занесение импульсов генератора 8 импульсов на суммируквдий вход второго реверсивного счетчика 14. Одновременно уровень логического О с выхода первого элемента ИЗ, пройдя через первый элемент 15 задержки, запрещает прохождение импульсов генератора 8 импульсов на суммирующий и вычитающий вход первого реверсивного счетчика 13.

Код с второго реверсивного счетчика 14, поступая на второй цифроаналоговый преобразователь 18 фиг. 2), увеличивает напря)кение на его выходе Это напряжение Ujj на втором сумматоре 20 суммируется с напряжением и„ и на выходе коммутатора устанавливается напряжение и + 2 На входе второго компаратора 22 сравнивается напряжение (Оц + - лУг и Цц. Если ( UH + Ud - Т Цц , то на выходе второго компаратора 22 формируется логический О, который инвертируется вторым инвертором 7 и разрешает прохождение импульсов генератора В импульсов на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 14. Второй цифроаналоговый преобразователь 18 формирует напряжение ,. Второй компаратор 22

опять сравнивает напряжения UK + -vUq, lUi и UH. В зависимости от знака разности сравниваемых напряжений на выходе второго компаратора 22 формируется либо логическая 1, либо

логически-й О. Этйт процесс повторяется до тех пор, пока на первую шину 23 поступает логический О. Тогда первый ключевой элемент 1 откроется, а второй ключевой элемент

2 закроется и .коррекция выходного уровня коммутатора и осуществляется так же как и для случая коммутации напряжения U. На выходах сумматоров 19 и 20 устанавливаются напряжения UB + ицдп и и, ,, которые позволяют компенсировать остаточное напряжение лИ и /sUj ключевых элементов 1 и 2.

При подаче на вторую шину 24 логического О на выходе элементов И 3 и 4 устанавливается логический О который закрывает ключевые элементы 1 и 2 и запрещает прохождение импульсов генератора В на суммирующие и вычитающие входы реверсивных счетчиков 13 и 14. Коммутатор находится в выключенном состоянии..

Частота следования импульсов генератора 8 выбирается такой, что время прихода еледу гадего импульса генератора В больше суммы времени установления напряжения на выходе ключевого элемента, времени срабатывания компаратора, реверсивного счетчика с цепями управления, цифроаналогового

преобразователя и сумматора. В этом случае погрешность коррекции выходного напряжения коммутатора не превьппа. ет единицы кванта, так как за цикл коррекции код в реверсивном счетчике

изменяется на единицу младшего разряда.

Технический эффект от использования предлагаемого коммутатора заклю- чается в повышении точности коммутирующего напряжения за счет автоматической компенсации величины остаточного напряжения ключевых элементов.

КОММУТАТОР, содержащий первый и второй элементы И, два источника напряжения, первый и второй ключевые элементы, выходы которых через резистор соединены с выходом устройства, а управляющие входы - с выходами соответственно первого и .второго элементов И, первые входы которых объединены и являются первой входной шиной устройства, а вторые входы также объединены и являются второй входной шкной устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два компаратора, первые входы которых соединены с выходом устройства, вторые входы - соответственно с первым входом первого сумматора, первым источником напряжения, первым входом второго сумматора и вторым источником напряжения, при чем входы первого и второго ключевых элементов соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров , вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, входы которых соединены соответственно с выходами.первого и второго реверсивных счетчиков, вычитающий и суммирующий входы которых соединены соответственно с выходами третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, первые вхо(Л ды которых соединены с выходом генератора импульсов, вторые входы - соответственно через первый и второй элег1енты эадержки с выходами первого и второго элементов И, третий вход третьего элемента И через первый инвертор соединен с третьим входом четвертого элемента Н и с выходом первого компаратора, а третий вход шестого элемента И через второй инверTOD - с третьим входом пятого элемента И и выходом второго компаратора.