Токовый ключ Советский патент 1988 года по МПК H03K17/74 

22

Од

s|

9)

16

17

Г

2lt

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано в прецизионных аналоговых коммутаторах тока.

Целью изобретения является повышение точности коммутации за счет исключения тока утечки закрытого ком- мутирукнцего диода.

Цель достигается путем введения в диодный коммутатор тока трех операционных усилителей и резистивного делителя напряжения, которые образуют схему компенсации напряжения на закрытом коммутирующем диоде, благодаря чему величина этого напряжения близка к нулю, что обеспечивает нулевой ток утечки независимо от характеристик диодов, температуры и т.д.

На чертеже изображена принципиальная схема токового ключа.

Токовый ключ содержит первый 1 и второй. 2 коммутирующие диоды, генератор 3 тока, делитель А напряжения, состоящий из трех резисторов 5-7, три операционных усилителя 8-10, четыре диода 11-14 и три резистора 15-17.

Первый 5, второй 6 и трети 7 резисторы делителя 4 напряжения соединены пос-педовательно и включе}1Ы межд положительной 18 и отрицательной 19 клеммами питания. Обитая точка первого 5 и второго- 6 резисторов подключена к управляющему Р)ходу 20 токового ключа, а общая точка второго 6 и третьего 7 резисторов является выходом 21 делителя 4 напряжения.

Первый 1 и второй 2 коммутирующие диоды соединены встречно-последовательно и включены между выходом 21 делителя 4 напряжения и выходной иш- ной 22 устройства, к которой подключена нагрузка 23. Генератор 3 тока включен между общей щиной 24 и точкой соединения анодов коммутирующих диодов 1 и 2, к которой подключены неинвертирующий вход первого 8 и инвертирующий вход второго 9 операционных усилителей. Выход 21 делителя 4 напряжения соединен с анодом первого диода 11, катодом четвертого диода 14 и через первый резистор 15 с инвертирующим входом первого операционного усилителя 8, который соединен также катодом второго диода 12, анод которого соединен с катодом первого диода II и с выходом первого операционного усилителя 8. Выход второго опе0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

рационного усилителя 9 соединен с анодом четвертого диода 14 и катодом третьего диода 13, анод которого через второй резистор 16 подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя 10, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной 24, а выход соединен с неинвер- тиpyющ м входом второго операционного усилителя 9 и через третий резистор 17 - с инвертирующим входом того же третьего операционного усилителя 10.

YcTpoficTBo работает следующим образом.

Ток генератора 3 тока коммутируется в нагрузку 23 под воздействием управляющего сигнала, подаваемого на управляю1иий вход 20 токового ключа, например, от логической схемы 25.

Величины сопротивлений резисторов 5-7 делителя 4 напряжения выбираются таким образом, чтобы напряжение на выходе 21 делителя напряжения при наличии сигнала высокого уровня на уп- равляюи1ем входе 20 токового ключа было бы болыие, чем напряжение на генераторе 3 тока с учетом максимального падения напряжения на нагрузке и втором коммутирую1чем диоде 2, а при наличии сигнала низкого уровня - было отрицательным, т.е. меньше потенциала общей щины 24.

Когда на управляющем входе 20 токового ключа присутствует сигнал высокого уровня, первый коммутирующий диод 1 закрыт и ток генератора 3 тока через открытый второй коммутирующий диод 2 протекает в нагрузку 23.

В силу указанных свойств делителя 4 напряжения на инвертирующий вход первого операционного усилителя 8 при этом приложен более высокий по- тешдиал, чем на неинвертирующий вход. Поэтому отрицательное напряжение на выходе этого операционного усилителя закрьшает второй диод 12 и открывает первый диод 11. В результате третий резистор 7 делителя 4 напряжения шунтируется низким выходным сопротивлением первого операционного усилителя 8. Одновременно на инвертирующий вход второго операционного усилителя 9 приложен отрицательный потенциал, и положительное напряжение на его выходе закрывает третий диод 13 и открывает четвертый диод 14. В результате первый 5 и второй 6 резисторы

3

делителя 4 напряжения шунтируются иыходнмм сопротивлением второго оне- рационного усилителя 9 и напряжение на выходе 21 делителя напряжения повышается .

Третий операционный усилитель 10 выполняет функцию повторителя потенциала об1цей шины 24, который прикла- дьгоается к неинвертирумп.ему входу второго операционного усилителя 9. Поэтому равновесие второго операционного усилителя 9 в закрытом состоянии токового ключа достигается при равенстве нулю напряжения на генераторе 3 тока. Любое отклонение от этого состояния автоматически компенсируется изменением напряжения на выходе 21 делителя 4 напряжения с помощью операционных усилителей 8 и 9. Поэтому в этом режиме напряжение на втором коммутирующем диоде 2 отсутствует и, следовательно, ток, теку- щда через нагрузку, полностью исключен.

14

Формула изобретения Токовый ключ, содержащий два ком- мутируюгдих диода, генератор тока, четыре диода и три резистора, о т - л и ч а ю п и и с я тем, что, с целью HOBi.iiueHHH точности коммутации, в него введет. три операционных усилителя и делитель напряжения, состоя- из трех последовательно соединенных резисторов, включенных между положительной и отрицательной клеммами питания, общая точка первого и вто

5

10

15

06776

рого резисторов делителя напряжения подключена к управляющему входу токового ключа, а общая точка второго и третьего резисторов делителя напряжения является выходом делителя напряжения и подключена к катоду первого коммутируюшего диода и соответственно к аноду первого и катоду четвертого диодов, а также через первый резистор соединена с инвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого соединен соответственно с катодом первого и анодом второго диодов, генератор тока подключен между общей шиной и точкой соединения анодов коммутирующих диодов, которая подключена также к не- инвертируюшему входу первого и инвер- тирую1Р,ему входу второго операционных усилителей, катод второго коммутируюшего диода соединен с выхрдной шиной ключа, выход второго операционного усилителя соединен с анодом четвертого диода и катодом третьего диода, анод которого через второй резистор соединен с инвертир ь юшим входом третьего операционного усилителя, выход которого через третий резистор соединен с инвертирлтлщим входом это- о операционного усилителя, а непосредственно - с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, неннвертирующий вход третьего онера- ционного усилителя подключен к общей шине, а катод второго диода соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя.

20

25

30

35

Изобретение относится к электронной кoм fyтaциoннoи технике и служит для повышения точности коммутации за счет исключения тока утечки закрытого коммутирующего диода. Для этого в устройство, содержащее коммутирующие диоды 1 и 2, генератор тока 3, диоды 11-14, введены делитель 4 напряжения, состоящий из резисторов 5-7, и операционные усилители 8-10,. Введенные элементы образуют схему компенсации напряжения на закрытом коммутирующем диоде, благодаря чему величина этого напряжения близка к нулю, что обеспечивает нулевой ток утечки независимо от характеристики диодов 11-14, температуры и т.д. 1 ил. (Л