Многоканальный коммутатор Советский патент 1986 года по МПК H03K17/693 

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано в системах регулирования и передачи аналоговых сигналов в качестве коммутатора, аттенюатора, модулятора, смесителя и др.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей коммутатора заключающееся в возможности коммутации двухполярных сигналов в нагрузки, соединенные в звезду, и расширении областей применения устройства.

Указанная цель достигается путем введения в аналоговый ключ, содержащий МДП-транзистор, второго последовательно включенного МДП-транзистора, что обеспечивает двухстороннюю проводимость канала передачи в многоканальном исполнении устройства.

На чертеже показана принципиальная схема трехканального коммутатора при использовании п-канальных МДП-транзисторов с встроенным каналом.

Устройство содержит аналоговые ключи 1 в каждом канале, блок 2 управления, первый 3 и второй 4 вентили на каждый канал, управляемый ключ 5, первый 6 и второй 7 МДП-транзисторы в каждом анало- говом ключе 1. Разноименные выводы первого 3 и второго 4 вентилей объединены и подключены к первому 8 управляющему входу аналогового ключа 1, а свободные выводы тех же вентилей подключены соответственно к входу 9 управляемого клю- ча 5 и к его выходу 10, соединенному с первой шиной 11 блока 2 управления, вторая щина 12 которого соединена с объединенными вторыми управляющими входами 13 аналоговых ключей 1. Истоки и подлож40

ки

торов соединены с первым управляющим входом соответствующего аналогового ключа 1, затворы подключены к второму управляющему входу 13 того же anajio- гового ключа 1, а стоки подключены соответственно к выходу 14 и входу 15 того же аналогового ключа 1. Выходная 14 и входная 15 шины аналоговых ключей 1 подключены соответственно к выходной 16 и входной 17 шинам канала коммутатора, к которым относительно общей шины 18 подключе- 45 нь соответственно нагрузки и источники входных сигналов каналов. Управляющий вход 19 управляемого ключа 5 соединен с дополнительным выходом 20 блока 2 управления.

Устройство работает следующим образом.

В закрытом состоянии коммутатора на вторую щину 12 блока 2 управления относительно его первой щины 11 подан от изолированного источника напряжения отрицательный потенциал, а на управляющий вход 19 управляемого ключа 5 подан сигнал с дополнительного выхода 20 блока 2 управления, переводящий управляемый ключ 5 в отЕсли входной сигнал какого-либо канала, наггример, второго отрицательный, то прямо смещен р-п-переход подложка - сток второго МДП-транзистора 7 этого канала, а первый МДП-транзистор 6 данного канала при этом закрыт и входной сигнал с щины 17 также не поступает на выходную шину 14. В этом случае на первую шину 11 блока 2 управления передается отрицательный потенциал входной шины 17 вто рого канала, а р-п-переходы подложка - сток первых МДП-транзисторов б первого и третьего каналов смещены в обратном напраЕи ев:ии и ток через нагрузки не протекает. Благодаря наличию вторых вентилей 4 указанный отрицательный потенциал входной шины 17 второго канала передается на истоки: МДП-транзисторов всех других каналов, в том числе и тех, входные сигналы которых положительны. Таким образом, 13 закрытом состоянии коммутатора производится выбор самого отрицательного из входных и выходных сигналов на шинах 17 и 18 и передача его на первую шину 1 блока управления и на истоки МДП-транзисторов аналоговых ключей 1 всех каналов. Поэтому для надежного закры вания МДП-транзисторов 6 и 7 достаточно

первого 6 и второго 7 МДП-транзис- 3,5 подать весьма малое запирающее напряже50

s;;

ние на вторую щину 12 блока управления 2, поскольку это напряжение приложено между истоком и затвором МДП-транзистора и должно быть лишь немного более отрицательное, чем пороговое напряжение транзисторов. Величина этого напряжения изолированного источника, подключенного между первой 11 и второй 12 шинами блока управления, мала и не зависит от величины и полярности входных сигналов на шннах 17.

В открытом состоянии ком.мутатора управ ляюцдие сигналы, подаваемые на вторую шину 12 и дополнительный выход 20 блока 2 управления изменяются по знаку на противоположные, в результате чего управляемый ключ 5 закрывается, а МДП-транзисторы аналоговых ключей i открываются. При этом наиболее положительный из потенциалов входных шин 17 через сопротивление канала второго .МДП-транзистора 7 и открытый второй вентиль 4 того же канала передается на первую шику 11 блока 2 управления, относительно которой на вторую шину 12 подан положительный сигнал, открыкрытое состояние. При положительных входных сигналах на шинах 17 всех каналов потенциал общей щины 18 через прямосме- щенные р-п-переходы подложка - сток пер- Bfcix МДП-транзисторов 6 аналоговых ключей 1, первые вентили 3 и открытый управляемый ключ 5 передается на первую щину 11 блока 2 управления. Вторые МДП-транзисторы 7 при этом закрыты и входные сигналы с входных шин 17 каналов не передаются в нагрузки.

Если входной сигнал какого-либо канала, наггример, второго отрицательный, то прямо смещен р-п-переход подложка - сток второго МДП-транзистора 7 этого канала, а первый МДП-транзистор 6 данного канала при этом закрыт и входной сигнал с щины 17 также не поступает на выходную шину 14. В этом случае на первую шину 11 блока 2 управления передается отрицательный потенциал входной шины 17 второго канала, а р-п-переходы подложка - сток первых МДП-транзисторов б первого и третьего каналов смещены в обратном напраЕи ев:ии и ток через нагрузки не протекает. Благодаря наличию вторых вентилей 4 указанный отрицательный потенциал входной шины 17 второго канала передается на истоки: МДП-транзисторов всех других каналов, в том числе и тех, входные сигналы которых положительны. Таким образом, 13 закрытом состоянии коммутатора производится выбор самого отрицательного из входных и выходных сигналов на шинах 17 и 18 и передача его на первую шину 1 блока управления и на истоки МДП-транзисторов аналоговых ключей 1 всех каналов. Поэтому для надежного закрывания МДП-транзисторов 6 и 7 достаточно

подать весьма малое запирающее напряже0

5

0

;;

ние на вторую щину 12 блока управления 2, поскольку это напряжение приложено между истоком и затвором МДП-транзистора и должно быть лишь немного более отрицательное, чем пороговое напряжение транзисторов. Величина этого напряжения изолированного источника, подключенного между первой 11 и второй 12 шинами блока управления, мала и не зависит от величины и полярности входных сигналов на шннах 17.

В открытом состоянии ком.мутатора управ- ляюцдие сигналы, подаваемые на вторую шину 12 и дополнительный выход 20 блока 2 управления изменяются по знаку на противоположные, в результате чего управляемый ключ 5 закрывается, а МДП-транзисторы аналоговых ключей i открываются. При этом наиболее положительный из потенциалов входных шин 17 через сопротивление канала второго .МДП-транзистора 7 и открытый второй вентиль 4 того же канала передается на первую шику 11 блока 2 управления, относительно которой на вторую шину 12 подан положительный сигнал, открывающий МДП-транзисторы 7 или 6. Таким образом, это напряжение открывания может быть также весьма мало. Напряжения затвор-исток МДП-транзисторов других каналов, входные напряжения которых менее положительные, чем выбранный канал, при этом будут еще больше, что обеспечивает надежное открытие и низкое сопротивление каналов передачи всех каналов независимо от величины и полярности входных сигналов.

Выполнение блока 2 управления и наличие второго МДП-транзистора в аналоговом ключе 1 позволяет производить выборку самого отрицательного из сигналов в закрытом состоянии коммутатора и выборку самого положительного из потенциалов в открытом состоянии и использовать для управления изолированные источники с весьма малой амплитудой для коммутации входных двухполярных сигналов с большой амплитудой.

Регулирование величин источника, подключенного между первой 11 и второй 12 шинами блока 2 управления при постоянФормула изобретения

1. Л1ногоканальнь й коммутатор содержащий аналоговый ключ в каждом канале и блок управления, состоящий из двух 5 вентилей на каждый канал коммутатора и управляемого ключа, разноименные выводы вентилей каждого канала объединены и подключены к первому управляющему входу аналогового ключа, свободные выводы тех же

Q вентилей подключены соответственно к входу управляемого ключа и к его выходу, соединенному с первой шиной блока управления, вторая шина которого соединена с объединенными вторыми управляющими входами аналоговых ключей, каждый из которых

15 содержит первый МДП-транзистор, исток и подложка которого соединены с первым управляющим входом аналогового ключа, затвор подключен к второму управляющему входу аналогового ключа, а сток является выходом аналогового ключа, который

20 соединен с выходной шиной канала коммутатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в аналоговый ключ каждого канала коммутатора введен второй МДП-транзистор, сток коной величине входных сигналов на шинах 17 с торого соединен с выходом аналогового

позволяет использовать устройство в качестве аттенюатора. При этом изменяется сопротивление аналоговых ключей 1 и только часть входного напряжения передается на выходную шину 14 и в нагрузку.

Используя возможность выбора самого положительного из входных сигналов каналов, относительно которого подается управляющее напряжение открывания на щи- ну 12, можно использовать данное устройство в качестве смесителя и модулятора. При этом входные шины других каналов являются дополнительными управляющими или суммирующими входами основного канала или каналов коммутатора.

ключа и с входной шиной канала коммутатора, затвор, исток и подложка второго МДП-транзистора соединены соответственно с одноименными электродами первого МДП- транзистора аналогового ключа, а управляю- 30 ший вход управляемого ключа соединен с дополнительным выходом блока управления.

2.Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй вентили выполнены в виде диодов.

3.Коммутатор по п. 1, отличающий- 35 ся тем, что управляемый ключ выполнен

в виде МДП-транзистора или в виде А,-транзистора, или в виде МДП-транзистора, управляемого оптически, затвор которого является управляющим входом ключа.

Формула изобретения

1. Л1ногоканальнь й коммутатор содержащий аналоговый ключ в каждом канале и блок управления, состоящий из двух 5 вентилей на каждый канал коммутатора и управляемого ключа, разноименные выводы вентилей каждого канала объединены и подключены к первому управляющему входу аналогового ключа, свободные выводы тех же

Q вентилей подключены соответственно к входу управляемого ключа и к его выходу, соединенному с первой шиной блока управления, вторая шина которого соединена с объединенными вторыми управляющими входами аналоговых ключей, каждый из которых

5 содержит первый МДП-транзистор, исток и подложка которого соединены с первым управляющим входом аналогового ключа, затвор подключен к второму управляющему входу аналогового ключа, а сток является выходом аналогового ключа, который

0 соединен с выходной шиной канала коммутатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в аналоговый ключ каждого канала коммутатора введен второй МДП-транзистор, сток кос торого соединен с выходом аналогового

торого соединен с выходом аналогового

ключа и с входной шиной канала коммутатора, затвор, исток и подложка второго МДП-транзистора соединены соответственно с одноименными электродами первого МДП- транзистора аналогового ключа, а управляю- ший вход управляемого ключа соединен с дополнительным выходом блока управления.

2.Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй вентили выполнены в виде диодов.

3.Коммутатор по п. 1, отличающий- ся тем, что управляемый ключ выполнен

в виде МДП-транзистора или в виде А,-транзистора, или в виде МДП-транзистора, управляемого оптически, затвор которого является управляющим входом ключа.

Изобретение относится к области электронной коммутационной технике. Может быть использовано в системах регулирования и передачи аналоговых сигналов в качестве коммутатора, аттенюатора, модулятора, смесителя. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей коммутатора. Это заключается в возможности коммутации двухполярных сигналов в нагруз - ки, соединенные в звезду, и расширении областей применения устройства. Указанна я цель достигается путем введения в устройго ключа 5 вторая шины ство, содержащее аналоговый ключ 1 в каждом канале, блок управления 2, первый 3 и второй 4 вентили на каждый канал, управляемый ключ 5, первый 6 МДП-тран- зистор в каждом аналоговом ключе 1, второго МДП-транзистора 7 в аналоговый ключ 1.В устройство входят: первый 8 управляю- ший вход ключа 1, вход 9 управляемои его выход 10, первая и 11, 12 блока управления 2, вторые управляюшие входы 13 аналоговых ключей I, выходную 14 и входную 15 шины ключей 1, выходную 16 и входную 17 шины канала коммутатора, обшую шину 18, управляюший вход 19 управляемого ключа 5, дополнительный выход 20 блока управления 2.Первый и второй вентили выполнены в виде диодов. Управляемый ключ 5 выполнен в виде МДП-транзистора или в виде -тран- зистора, или в виДе МДП-транзистора, управляемого оптически, затвор которого является управляюшим входом ключа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. сл N5 4 4: о: