Многоканальный коммутатор Советский патент 1987 года по МПК H03K17/567 H03K17/60 

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано в измерительных и радиотелевизионных системах для многоканальной коммутации высокочастотных аналоговых сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На чертеже приведена принципиальная схема многоканального коммутатора с использованием транзисторов п-типа.

Коммутатор содержит в каждом канале 1 передачи первый 2 и второй 3 транзисторы, первый 4 и второй 5 выравнивающие резисторы, транзистор 6 токового ключа, двухполюсник, например резистор 7, генератор 8 тока, коллекторный резистор 9 и диод 10.

Коммутатор содержит также суммирующий транзистор 11, источник 12 опорного напряжения, нагрузочный резистор 13 и неинвертирующий усилитель 14.

Эмиттеры первого 2 и второго 3 транзисторов, составляющих согласованную дифференциальную пару, подключены через первый 4 и второй 5 выравнивающие резисторы соответственно к первому выводу генератора 8 тока, к которому подключен также эмиттер транзистора 6 токового ключа. Коллекторы первого транзистора 2 и транзистора 6 токового ключа подключены непосредственно, а коллектор второго транзистора 3 - через коллекторный резистор 9 к первой клемме 15 источника питания, вторая клемма 16 которого подключена к вторым выводам генераторов 8 тока всех каналов передачи.

Базы первых транзисторов каналов передачи подключены к входным шинам 17 каналов, а базы каждого второго транзистора через двухполюсник (резистор) 7 соответствующего канала 1 передачи подключены к выходу неинвертирующего усилителя 14 и к выходной щине 18 коммутатора. Базы транзисторов 6 токовых ключей подключены к управляющей щине 19 соответствующего канала 1 передачи.

Коллекторы вторых транзисторов 3 каналов передачи через соответствующие диоды 10 подключены к эмиттеру суммирующего транзистора 11, база которого через источник 12 опорного напряжения подключена к общей щине 20, а коллектор соединен с входом неинвертирующего выходного усилителя 14 и через нагрузочный резистор 13 соединен с первой клеммой 15 источника питания.

Б качестве неинвертирующего выходного усилителя 14 может быть использован операционный усилитель с потенциальными входами, который по цепям питания включен между первой и второй клеммами источника питания, на которые поданы разнопо- лярные относительно общей щины напряжения.

5

0

5

Коммутатор работает следующим образом.

Во включенном состоянии может находиться только один канал передачи. Остальные каналы передачи при этом отключены благодаря наличию на их управляющих шинах 19 сигналов с высоким потенциалом, превыщающим максимальное значение коммутируемых аналоговых сигналов на входных щинах 17 каналов I передачи. В отключенном канале 1 передачи ток генератора 8 тока замыкается через открытый транзистор 6 токового ключа, а первый 2 и второй 3 транзисторы при этом закрыты. Через коллекторный резистор 9 к коллектору второго транзистора 3 и катоду диода 10 оказывается приложенным напряжение питания с первой клеммы 15 источника питания. Анод диода 10 при этом находится под более низким потенциалом эмиттера открытого суммирующего транзистора 11.

Таким образом, диод 10 не проводит ток и соответствующий канал передачи отключен от нагрузки, подключаемой к выходной щине 18 коммутатора.

Включенное состояние канала передачи осуществляется подачей на управляющую щину 19 сигнала, низкого уровня, не пре- выщающего минимальное значение аналогового сигнала на входной щине 17. При этом транзистор 6 токового ключа закрыт, первый 2 и второй 3 транзисторы работают в усилительном режиме. Ток генератора 8 тока является суммой токов эмиттеров первого 2 и второго 3 транзисторов. Ток коллектора второго транзистора 3 без учета тока через коллекторный резистор 9 и базового тока суммирующего транзистора 11 протекает через нагрузочный резистор 13, суммирующий транзистор 11 и открытый диод 10. Коллекторный резистор 9 выбирается таким, чтобы в него ответвлялась незначительная часть тока коллектора второго транзистора 3.

Включенный канал 1 передачи является неинвертирующим усилителем с глубокой отрицательной обратной связью. Коэффициент передачи этого усилителя есть величина, обратная коэффициенту передачи цепи обратной связи, состоящей из двухполюсни- 5 ка 7. В качестве двухполюсника может быть использован также делитель напряжения. Выравнивающие резисторы 4 и 5 снижают влияние разброса параметров транзисторов 2 и 3 на остаточные напряжения смещения коммутатора.

Суммирующий транзистор 11 совместно с источником 12 опорного напряжения и нагрузочным резистором 13 образует каскад по схеме с общей базой. Благодаря тому, что выходы каналов передачи - аноды диодов 10 объединены на входе каскада с общей базой, имеющего малое входное сопротивление, значительно ослабляется щунтирующее действие суммарной емкости, состоящей из выходных и монтажных емкостей каналов 1 передачи.

0

5

0

0

5

снижающее верхнюю границу амплитудно- частотной характеристики коммутатора во включенном состоянии.

Для передачи аналоговых сигналов с входных шин 17 на выходную шину 18 коммутатора служат только токи коллекторов вторых транзисторов 3 каналов 1 передачи. Коллекторы первых же транзисторов 2 подключены только к первой клемме 15 источника питания. Благодаря этому устраняется основная причина снижения коэффициента затухания в выключенном состоянии на высоких частотах из-за проникновения аналогового сигнала с базы в цепь коллектора закрытого первого транзистора 2 через емкость, составляющую переход база-коллектор.

При отключении канала 1 передачи транзистор 6 токового ключа открывается и создает обратное смещение на переходах база- эмиттер транзисторов 2 и 3, которое уменьшает емкость этих переходов. Кроме того, транзистор 6 токового ключа через малое выходное сопротивление замыкает точку соединения выравнивающих резисторов 4 и 5 на общую щину коммутатора. При этом проникновение аналогового сигнала через отключенный канал 1 передачи по цепи: переход база-эмиттер первого транзистора 2, выравнивающие резисторы 4 и 5, переходы база- эмиттер и база-коллектор второго транзистора 3 значительно ослабляется. Закрытый диод 10 дополнительно увеличивает коэффициент затухания.

Формула изобретения

Многоканальный коммутатор, содержащий источник опорного напряжения, суммирующий транзистор и нагрузочный резистор, а также в каждом канале передачи первый и второй транзисторы, первый и

второй выравнивающие резисторы, транзистор токового ключа и двухполюсник, эмиттеры первого и второго транзисторов подключены соответственно к одному из выводов

первого и второго выравнивающих резисторов, вторые выводы которых объединены, базы первых транзисторов подключены к входным щинам каналов передачи, а базы вторых транзисторов через соответствующие

0 двухполюсники соединены с выходной шиной коммутатора, базы транзисторов токовых ключей подключены к управляющим шинам соответствующих каналов передачи, один из выводов нагрузочного резистора подключен к первой клемме источника питания, отличаю5 щийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен неинвертирующий усилитель и в каждый канал передачи дополнительно введены коллекторный резистор, диод и генератор тока, общая точка пер вого и второго выравнивающих резисторов соединена с эмиттером транзистора токового ключа и с первым выводом генератора тока, второй вывод которого в каждом канале передачи подключен к второй клемме источника питания, коллекторы первого транзистора

5 и транзистора токового ключа подключены непосредственно, а коллектор второго транзистора через коллекторный резистор - к первой клемме источника питания, коллекторы вторых транзисторов в каждом канале передачи через соответствующие диоды подключены к эмиттеру суммирующего транзистора, база которого через источник опорного напряжения соединена с общей шиной коммутатора, а коллектор подключен к второму выводу нагрузочного резистора и к входу неинвертирующего усилителя, выход которого соединен с выходной шиной коммутатора, а выводы питания которого подключены к первой и второй клеммам источника питания.

0

5

Изобретение относится к электронной коммутационной технике. Может быть использовано в измерительных и радиотелевизионных системах для многоканальной коммутации высокочастотных аналоговых сигналов. Цель изобретения, - повышение быстродействия. Коммутатор содержит источник 12 опорного напряжения, суммирующий транзистор 11, в каждом канале 1 передачи два транзистора 2 и 3, два выравнивающих резистора 4 и 5, транзистор 6 токового ключа, двухполюсник 7. В коммутатор введены неинвертирующий усилитель 14, в каждый канал передачи - коллекторный резистор 9, диод 10 и генератор 8 тока. На чертеже также показаны клеммы 15 и 16 источника питания, выходная шина 18 устройства, общая шина 20, входные и управляющие шины 17 и 19 каналов передачи. Введение новых элементов с новыми взаимосвязями позволяет устранить проникновение высокочастотного аналогового сигнала через входную емкость на выход коммутатора, а также обеспечивается малая величина входной паразитной емкости аналоговых входов каналов и шунтирование сигнала в закрытом состоянии канала. 1 ил. (Л оо х ю ог со