Электронный ключ Советский патент 1986 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для коммутации аналоговых сигналов на входе аналого-цифровых преобразователей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем увеличения длительности управляющего импульса за счет более полного использования магнитных свойств сердечника трансформатора.

На фиг. 1 приведена схема э.тектрон- ного ключа; на фиг. 2 - петля гисте- ю резиса сердечника трансформатора; на фиг. 3 - временная диаграмма, поясняющая работу схемы.

Электронный ключ содержит первый 1 и второй 2 транзисторы разного типа проводимости, трансформатор 3, блок 4 управ- ления, первый 5 и второй 6 резисторы, стабилитрон 7, щины 8-11 первого и второго источников питания, приче.м коллектор первого транзистора 1 соединен с первым выводом первичной обмотки трансформато- ,,0 ра 3, второй вывод которой подключен к первой шине 8 первого источника питания, вторая шина 9 которого соединена с общей шиной 12, база второго транзистора 3 связана с первым выходом блока 4 управ(фиг. 36), передний фронт которого задержан относительно переднего фронта импульса Uw2 на время tj-tj (фиг. 3), а задний фронт совпадает с задним фронтом импульса Ujjj, поступающего с первого выхода блока 4 управления на базу второго транзистора 2, происходит перемаг- ничивание сердечника трансформатора из точки б(-Вш, фиг. 2) в точку в ( + Вт, фиг. 2) с перепадом индукции АВт Вт-{-Bm)2Bm. В момент времени t| {фиг. 3) под действием импульса lJbi2 (фиг. За) первый транзистор 1 переходит в режим насыщения, сердечник трансформатора начинает размагничиваться и его рабочая точка перемещается по нисходящей ветви из точки а( + Вг, фиг. 2) в точку б( - Вгп, фиг. 2) кривой намагничивания. Полярность ЭДС (фиг. Зв), наводимых при этом на вторичных обмотках трансформатора такова, что прерыватели 13 и 14 поддерживаются в разомкнутом состоянии. В процессе размагничивания происходит нарастание тока коллектора первого транзистора 1 (фиг. Зг), что приводит к увеличению падения напряжения на первом резисторе 5 и, следовательно, возрастанию поления, вторичные обмотки трансформатора 3 25 тенциала эмиттера и базы первого транзистора 1. В момент вемени tj (фиг 3), когда потенциал базы первого транзистора 1 достигает значения, равного напряжению стабилизации стабилитрона 7, последний пробивается и первый транзистор 1 переподключены к входам соответствующих транзисторных прерывателей 13 и 14, выходы которых соединены с соответствующими выходными шинами 15 и 16, второй выход блока 4 управления через второй резистора 1. В момент вемени tj (фиг 3), когда потенциал базы первого транзистора 1 достигает значения, равного напряжению стабилизации стабилитрона 7, последний пробивается и первый транзистор 1 перезистор 6 подключен к первому выводу 30 ходит из режима насыщения в режим

стабилитрона 7 и базе первого транзистора 1, эмиттер которого через первый резистор 5 соединен с вторым выводом стабилитрона 7 и общей шиной 12, коллектор первого транзистора 1 подключен к

стабилизатора тока. При этом процесс размагничивания сердечника трансформатора прекращается, его рабочая точка (фиксируется в точке б(-Вт, фиг. 2) кривой намагничивания, а ЭДС (фиг. Зв) на вторичколлектору второго транзистора 2, эмит- ных обмотках трансформатора 3 уменьшаются до нуля. Величины первого 5 и второго 6 резисторов, а также напряжение стабилизации стабилитрона 7 выбираются таким образом, чтобы транзистор 1 переходил в режим стабилизатора тока до момента поступления t.3 импульса UBXI (фиг. 36) и обеспечивал напряженность магнитного поля, соответствуюилую магнитной индукции, лежащей в основании симметричной петли гистерезиса и равной -В.

тер которого соединен с первой щиной 0 второго источника питания, вторая щина 11 которого подключена к второму выводу первичной обмотки трансформатора 3.

Электронный ключ работает следующи.м 40 образом.

В исходном состоянии первый 1 и второй 2 транзисторы находятся в режиме отсечки, прерыватели 13 и 14 разомкнуты,

напряжение на стабилитроне 7 близко к 45 Переключение первого транзистора 1 из нулю, магнитное состояние сердечника трансформатора соответствует точке а( + В, фиг. 2). Работа схемы происходит в два этапа. На первом, подготовительном этапе (t.,- 13 фиг. 3) под действием положитель

режима насыщения в режим стабилизатора тока в подготовительном этапе работы схемы позволяет точно зафиксировать размагниченное состояние сердечника трансформатора в точке -В,„ (фиг. 2), лежащей

ного импульса ивжг(фиг. За), поступающего 50 в основании предельной петли гистерезиса, и, с второго выхода блока 4 управления че-таким образом, исключить возможность магрез второй резистор 6 на базу первого транзистора 1, происходит размагничивание сердечника трансформатора 3 и его рабочая точка перемеп;ается из точки а( + Вг,

фиг. 2) в точку б(-Вя„ фиг. 2). На вто- 55 ром, рабочем этапе (, фиг. 3) под

нитного насыщения сердечника трансформатора. При этом достигается перемагничива- ние сердечника трансформатора на рабочем этапе по участку петли гистерезиса с максимальными значениями перепада индукции и магнитной проницаемости. В .момент вредействием отрицательного импульса UBXIмени t-j (фиг. 2) поступает импульс UBXI

(фиг. 36), передний фронт которого задержан относительно переднего фронта импульса Uw2 на время tj-tj (фиг. 3), а задний фронт совпадает с задним фронтом импульса Ujjj, поступающего с первого выхода блока 4 управления на базу второго транзистора 2, происходит перемаг- ничивание сердечника трансформатора из точки б(-Вш, фиг. 2) в точку в ( + Вт, фиг. 2) с перепадом индукции АВт Вт-{-Bm)2Bm. В момент времени t| {фиг. 3) под действием импульса lJbi2 (фиг. За) первый транзистор 1 переходит в режим насыщения, сердечник трансформатора начинает размагничиваться и его рабочая точка перемещается по нисходящей ветви из точки а( + Вг, фиг. 2) в точку б( - Вгп, фиг. 2) кривой намагничивания. Полярность ЭДС (фиг. Зв), наводимых при этом на вторичных обмотках трансформатора такова, что прерыватели 13 и 14 поддерживаются в разомкнутом состоянии. В процессе размагничивания происходит нарастание тока коллектора первого транзистора 1 (фиг. Зг), что приводит к увеличению падения напряжения на первом резисторе 5 и, следовательно, возрастанию потенциала эмиттера и базы первого транзистора 1. В момент вемени tj (фиг 3), когда потенциал базы первого транзистора 1 достигает значения, равного напряжению стабилизации стабилитрона 7, последний пробивается и первый транзистор 1 переходит из режима насыщения в режим

стабилизатора тока. При этом процесс размагничивания сердечника трансформатора прекращается, его рабочая точка (фиксируется в точке б(-Вт, фиг. 2) кривой намагничивания, а ЭДС (фиг. Зв) на вторичных обмотках трансформатора 3 уменьшаются до нуля. Величины первого 5 и второго 6 резисторов, а также напряжение стабилизации стабилитрона 7 выбираются таким образом, чтобы транзистор 1 переходил в режим стабилизатора тока до момента поступления t.3 импульса UBXI (фиг. 36) и обеспечивал напряженность магнитного поля, соответствуюилую магнитной индукции, лежащей в основании симметричной петли гистерезиса и равной -В.

Переключение первого транзистора 1 из

режима насыщения в режим стабилизатора тока в подготовительном этапе работы схемы позволяет точно зафиксировать размагниченное состояние сердечника трансформатора в точке -В,„ (фиг. 2), лежащей

в основании предельной петли гистерезиса, и, таким образом, исключить возможность магнитного насыщения сердечника трансформатора. При этом достигается перемагничива- ние сердечника трансформатора на рабочем этапе по участку петли гистерезиса с максимальными значениями перепада индукции и магнитной проницаемости. В .момент вреени t-j (фиг. 2) поступает импульс UBXI

Передаваемая площадь управляющего импульса предлагаемого электронного ключа больше, чем у известных электронных ключей за счет более полного использования магнитных свойств сердечника трансформатора.

Формула изобретения

Электронный ключ, содержащий первый и второй транзисторы разного типа проводимости, трансформатор, блок управления, первый резистор, щины первого и второго источников питания, причем коллектор первого транзистора соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к первой шине первого источника питания, вторая шина которого соединена с общей шиной, база второго транзистора связана с первым выходом блока управления, вторичные обмотки трансформатора подключены к входам соответствующих транзисторных прерывателей, выходы которых соединены с соответствующими выходными шинами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей ключа в него, При выполнении блока 4 управления на 25 введены второй резистор и стабилитрон.

(фиг. 36), под действием которого второй транзистор 2 переходит в режим насыщения и сердечник трансформатора начинает перемагничиваться из точки б (-Вт, фиг. 2) в точку в ( + Вт, фиг. 2) по восходящей ветви кривой намагничивания. Поляр- ность ЭДС (фиг. Зв), наводимых при этом во вторичных обмотках трансформатора такова, что прерыватели 13 и 14 находятся в состоянии «замкнуто. В процессе пе- ремагничивания сердечника трансформатора ю происходит нарастание тока коллектора второго транзистора 2 (фиг. Зд), ток базы которого при этом остается практически неизменным. В момент времени t4 (фиг. 3), когда сердечник трансформатора перемаг- ничивается в точку в ( + Вт, фиг. 2), импульсы UBXI и UBXJ прекращаются. При этом первый 1 и второй 2 транзисторы переходят в режим отсечки и рабочая точка сердечника трансформатора перемещается из точки (-f-Bm, фиг. 2) в первоначальную точку а ( + Вг, фиг. 2) цикла перемагничивания, вследствие прекращения тока через первичную обмотку трансформатора.

15

20

элементах ТТЛ для согласования уровней между базой транзистора 2 и первым выходом блока 4 управления могут быть включены резистор и стабилитрон, соединенные последовательно. Для уменьшения

причем второй выход блока управления через второй резистор подключен к первому выводу стабилитрона и базе первого транзистора, эмиттер которого через первый резистор соединен с вторым выводом стабиамплитуды обратного выброса, возникающе- 30 литрона и общей шиной, коллектор первого на первичной обмотке трансформатора, можно подключить диод параллельно переходу коллектор - эмиттер транзистора 1. Для повышения надежности параллельно переходу база - эмиттер транзистора 2 можно подключить резистор.

го транзистора подключен к коллектору второго транзистора, эмиттер которого соединен с первой шиной второго источника питания, вторая шина которого подключена к второму выводу первичной обмотки транс- 35 форматора.

Электронный ключ, содержащий первый и второй транзисторы разного типа проводимости, трансформатор, блок управления, первый резистор, щины первого и второго источников питания, причем коллектор первого транзистора соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к первой шине первого источника питания, вторая шина которого соединена с общей шиной, база второго транзистора связана с первым выходом блока управления, вторичные обмотки трансформатора подключены к входам соответствующих транзисторных прерывателей, выходы которых соединены с соответствующими выходными шинами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей ключа в него, введены второй резистор и стабилитрон.

причем второй выход блока управления через второй резистор подключен к первому выводу стабилитрона и базе первого транзистора, эмиттер которого через первый резистор соединен с вторым выводом стабиго транзистора подключен к коллектору второго транзистора, эмиттер которого соединен с первой шиной второго источника питания, вторая шина которого подключена к второму выводу первичной обмотки транс- форматора.

Фиг.2.

. J

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для коммутации аналоговых сигналов на входе аналого-цифровых преобразователей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Это достигается путем увеличения длительности управляющего импульса и более полного использования магнитных свойств сердечника трансформатора. Устройство содержит транзисторы 1 и 2 разного типа проводимости, трансформатор 3, блок управления 4, шины 8-11 источников питания, транзисторные прерыватели 13 и 14, диод стабилитрон. Для достижения поставленной цели дополнительно введены второй резистор и второй стабили трон. Работа устройства поясняется по временной диаграмме, приведенной в описании изобретения. 3 ил.