Многоканальный коммутатор Советский патент 1988 года по МПК H03K17/00 

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и измерений для сбора, обработки и передачи аналоговой информации.

Целью изобретения является расширние функциональных возможностей коммутатора за счет инвертирования вы- ходного сигнала одновременно с нормированием уровня и расширением диапазона коммутируемых сигналов.

Поставленная цель достигается путем введения дополнительного операционного усилителя и в каждьй канал четырех резисторов, которые обеспечивают управление козффициентом передачи канала, а также за счет дополнительной обратной связи - сохранение состояния операционного усилителя при включении и выключении канала

На чертеже приведена функциональная схема многоканального коммутатора, содержащего два канала„

Устройство содержит в каждом канапе операционный усилитель 1, два замыкающих 2 и 3 и два размыкающих 4 и 5 аналоговых ключа и пять резисторов 6 - 10, а также дополнительный операционный усилитель 11.

В Ходная шина 12 через второй резистор соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, соединенным через третий резистор 8 с выходной шиной 13 коммутатора. Неинвертирующие входы операционных усилителей 1и 11 подключены к общей шине 14. Управляющие входы всех аналоговых ключей 2-5 соединены с шиной 15 управления канала.

Выход первого размыкающего аналогового ключа 4 соединен через первый резистор 6 с общей шиной 14, а через четвертьй резистор 9 - с входом второго размыкающего аналогового ключа 5, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 1 .

Выход операционного усилителя 1 через первый замыкающий аналоговый ключ подключен к выходной шине 13 коммутатора и непосредственно - к входу первого размыкающего аналогового ключа 4,

Входы.вторых разноименных аналоговых ключей 3 и 5, выходы которых соединены с общей шиной 14, объединены и подключены через пятый резис

5

0

5

Q

0

5

0

5

0

5

тор 10 к выходу дополнительного операционного усилителя 11, инвертирующий вход которого соединен с выходной шиной 13 коммутатора. Дополнительный операционный усилитель 11 включен по схема инвертирующего усилителя с коэффициентом усиления, равньсм единиц е

Величины сопротивлений четвертого 9 и пятого 10 резисторов равны и в сумме с сопротивлением открытого второго размыкающего аналогового ключа 5 составляют величину сопротивления третьего резистора 8, Величина сопротивления первого резистора 6 выбирается исходя из величины, сопротивления нагрузки и числа каналов коммутатора.

Коммутатор работает следующим образом.

На шину 15 управления выбранного канала, например первого, поступает сигнал включения канала, под действием которого замыкаются ключи 2 и 3 и размыкаются ключи 4 и 5„ Входной аналоговый сигнал поступает с входной шины 12 первого канала на инвертирующий вход операционного усилителя 1 первого канала через второй резистор 7. Выход операционного усилителя 1 первого канала подключается на выходную шину 13 через замкнутьгй ключ 2 первого канала. Обратная связь операционного усилителя 1 первого канала замыкается с выходной шины 13 через третий резистор 8.

Иа шине 15 управления второго канала сигнал включения отсутствует, при этом его ключи 2 и 3 разомкнуты, а 4 и 5 замкнуты. Обратная связь операционного усилителя 1 второго канала замыкается через замкнутые ключи 4 и 5 и резистор 9, Допол- ; нительный операционш-да усилитель 11 инаертируег сигнал на выходной шине 13, и через пятый резистор 10 на инвертирующий вход операционного усилителя 1 поступает ток, уравнивающий ток, протекающий через третий резистор 8.

Таким образом, на выходную шину 13 передается уровень сигнала выбранного канала (первого) с инвертированием. При этом, так как обратная связь в данном канале подключена непосредственно с выходной шины 13 коммутатора сопротивление открытого кл-оча 2 и его температурные и времен

ные изменения не вносят дополнительной погрешности коммутации.

Ток утечки закрытого аналогового ключа 5 незначителен, так как напряжение на нем равно напряжению на открытом ключе 3 и составляет не более нескольких десятков милливольт Токи утечки закрытых аналоговых ключей 2 также прак гически не влияют на погрешность передачи коммутируемого сигнала, так как замыкаются через малое выходное сопротивление операционного усилителя.

Допустимый диапазон входных сигна лов по напряжению не зависит от типа используемого операционного усилител и определяется только величиной отношений резисторов 7 и 8, с помощью которых осуществляется также приведе ние разноуровневых входных сигналов каналов к уровню выходного сигнала коммутатора.

Предлагаемый многоканальный коммутатор за счет введения в него операционного усилителя в инвертирующем включении, а в каждый канал четырех резисторов с соответствующими связями, позволяет осуществлять быструю

прецизионную коммутацию аналоговых сигналов одновременно с их инвертированием, нормированием по уровню и расширением диапазона входных сигналов.

Формула изобретения

Многоканальный коммутатор, содержащий в каждом канале операционный усилитель, два замыкающих и два размыкающих аналоговых ключа и резистор.

выход операционного усилителя через первый замыкающий аналоговый ключ подключен к выходной шине коммутатора, а через первый размыкающий аналоговый ключ и включенный последовательно с ним первый резистор - к общей шине, инвертирующий вход операционного усилителя через второй размыкающий аналоговый ключ соединен с входом второго замыкающего аналогового ключа, управляющие входы всех аналоговых ключей подключены к шине управления соответствующего канала, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в многоканальный коммутатор введен дополнительный операционный усилитель, а в каждый канал коммутатора введены второй, третий, четвертый и пятый резисторы, причем второй и третий резисторы включены между инвертирующим входом операционного усилителя и соответственно входной пиной канала с выходной шиной коммутатора, четвертый резистор включен между выходом первого размыкающего аналогового ключа и входом второго замыкающего аналогового ключа того же канала, а пятый - между входом второго замыкающего аналогового ключа и выходом дополнительного операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к выходной шине коммутатора, а неинвертирующий вход соединен с неинвертирующими входами операционных усилителей всех каналов, а также с выходами вторых замыкающих аналоговых ключей каналов и с общей шиной.

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано в устройствах tt автоматики и измерений для сбора, обработки и передачи аналоговой информации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей коммутатора. Устройство содержит в каждом канале операционный усилитель I, аналоговые ключи 2,3 и 4,5, замыкающие и размыкающие соответственно, и резистор 6. Введение в каждый канал операционного усилителя 11, резисторов 7 - 10 и образование новых функциональных связей обеспечивает инвертирование выходного сигнала одновременно с нормированием уровня и расширяет диапазон коммутируемых сигналов. 1 ил„ (Л Од Од СО 0