Коммутатор напряжений Советский патент 1989 года по МПК H03K17/687 

дены дополнительные ключевые элементы 5-8 с такими же блоками управления 10, 12, 14, 16, а также регуляторы 7.2-26 напряжения. Общий для всех каналов регулятор 22 напряжения используют сигнал с выходной шины 21 КН и управляет величиной напряжения питания блоков управления обеспечивающих работу основных ключевых элементов 1-4, а регуляторы 23-26 напряжения обеспечивают питание блоков управления ключевыми элементами

5-8 с учетом величины и знака входных аналоговых напряжений на входных шинах 17-20 каждого канала в отдельности. Благодаря использованию двух последовательно включенных ключевых элементов в каждом канале и независимому управлению каждым из них обеспечивается работа КМДП ключевых элементов 1-8 в расширенном диапазоне напряжений как в открытом так и в закрытом состоянии 2 ЗоП, ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано в системах измерения и передачи аналоговой информации. Цель изобретения - расширение диапазона коммутируемых напряжений. В коммутатор напряжения (КН), содержащий в каждом канале ключевые элементы 1-4 с соответствующими блоками управления 9, 11, 13, 15, введены дополнительные ключевые элементы 5-8 с такими же блоками управления 10, 12, 14, 16, а также регуляторы 22-26 напряжения. общий для всех каналов регулятор 22 напряжения использует сигнал с выходной шины 21 КН и управляет величиной напряжения питания блоков управления, обеспечивающих работу основных ключевых элементов 1-4, а регуляторы 23-26 напряжения обеспечивают питание блоков управления ключевыми элементами 5-8 с учетом величины и знака входных аналоговых напряжений на входных шинах 17-20 каждого канала в отдельности. Благодаря использованию двух последовательно включенных ключевых элементов в каждом канале и независимому управлению каждым из них обеспечивается работа КМДП ключевых элементов 1-8 в расширенном диапазоне напряжений как в открытом, так и в закрытом состоянии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано в системах измерения и передачи аналоговой информации.

Целью изобретения является расширение диапазона коммутируемых напряжений,

Поставленная цель достигается путем введения в каждый канал коммутатор дополнительного ключевого элемента с соответствующим блоком управления и регулятора напряжения, обеспечивающего питание блока управления, а также путем введения дополнительного регулятора напряжения, общего для всех каналов коммутатора, который осуществляет питание уже имеющихся блоков управления ключевыми элементами. Благодаря использованию двух последовательно включенных ключвых элементов в каждом канале, каждый из которых управляет с входа либо с выхода канала, обеспечивается нормальная работа КМДП ключевых элементов в открытом и закрытом состояниях в большем диапазоне аналоговых сигналов при одном и том же напряжении на клеммах питания,

На фиг,1. представлена функциональная схема коммутатора/ напряжений на примере четырех каналов передачи; на фиг,2 - принципиальные схемы блока управления, регулятора напряжения и ключевого элемента.

Коммутатор напряжений содержит ключевые элементы 1-4, дополнитель

ныв ключевые элементы 5-8, блоки 9- 16 управления, входные 17-20 и выходную 21 шины, регуляторы 22-26 напряе

20

25

30

35

40

45

50

55

жения, дешифратор 27 и адресные ши Ш 28,

Блоки 9-16 управления содержат два КМДП-инвертора 29 и 30, два МЛП- транзистора 31 и 32 и дополняющий МЛП-транзистор 33, Входы первых инверторов 29 подключены к управляющим шинам 34, которые соединены с соответствующими выходами дешифратора 27,

КМДП-инверторы 29 и 30 и три последовательно соединенные МДП-транзис- торы 31-33 В1спючены между первой 35 и второй 36 шинами питания. Выход первого КМДП-ннвертора 29 подключен к входу второго КМДП-инвертора 30, к затвору первого МДП-транзистора 31, исток которого подключен к второй шине 36 питания, и к первому выходу 37 блока управления. Выход второго КМДП- инвертора 30 соединен с затворами второго МДП-транзиатора 32 и дополняющего МДП-транзистора 33 и подключен к второму выходу 38 блока управления. Точка соединения дополняющего МДП- транзистора 33 и второго МДП-транзистора 32 подключена к третьему выходу 39 блока управления, а точка соедине- ния МДП-транзисторов 31 н 32 подключена к четвертому выходу 40 блока управления.

Ключевые элементы 1-4 и дополнительные ключевые элементы 5-8 содержат пару параллельно включенных МДП- транзисторов 41-42 разного типа прово- димости. Затвор МДП-транзистора 41 р-каналом подключен к первому выходу 37 блока управления, а подложка 4J того же МДП-транзнстора - к третьему вь:хо; у 39 блока управления. Затвор и

подложка 43 МДП-транзистора 42 с п- каналом подключены соответственно к

5I

второму 38 и четвертому 40 выходам блока управления

Объединенные попарно токовые элекроды МДП-транзисторов 41 и 42 являют ся выходом 45 и входом 46 ключевого элемента.

Регуляторы 22-26 напряжения содержат по пять резисторов 47-51, по шесть МДП-транзисторов, из которых первые три 52-54 с р-каналом, а три другие 55-57 - с п-каналом, и по два диода 58-59.

Клемма 60 положительного напряжения подключена к первым выводам пер- вого 47 и второго 48 резисторов, истоку и подложке первого МДП-транзис- тора 52, сток которого соединен с вторым выводом первого резистора 47, первым 9ЫВОДОМ третьего резистора 49 и положительным выходом 61 блока управления о Второй вывод второго резистора 48 соединен с затвором первого МДП-транзистора 52 и стоком четвертого МДП-транзистора 55, затвор которо- го подключен к стоку второго ЩИ- транзистора 53 и катоду первого диода 58. Клемма 62 отрицательного напря подключена к первым выводам четвертого 50 и пятого 51 резисторов, истоку и подложке пятого 56 МДП-тран- зистора, сток которого соединен с вторыми выводами третьего 49 и четвертого 50 резисторов и отрицательным выходом 63 блока управления Второй вывод пятого резистора 51 соединен с затвором пятого МДП транзистора 56 и стоком третьего МДП транзистора 54, затвор которого подключен к стоку шестого МДП транзистора 57 и аноду второго диода 59,,

Затворы второго 53 и шестого 57 МДП-транзисторов, анод первого и катод второго диодов подключены к входу 64 регулятора напряжений, Ис- токи и подпожки второго 53, третьего 54, четвертого 55 и шестого 57 МДП- транзисторов подключены к общей ши- яе 65.

Входные шины 17-20 подключены

к входам 46 соответствующих дополнительных ключевых элементов 5-8 и входам 64 регуляторов напряжения соответствующего канала передачи, Ключевые 1-4 и дополнительные ключевые 5-8 элементы в каждом канале передачи соединены последовательно, причем выходы 45 ключевых элемен86

тов 1-4 подключены к выходной шине

21устройства.

Положительный 61 и отрицательный 63 выходы регуляторов 23-26 напряжения подключены соответственно к первой 35 и второй 36 шинам питания блоков управления дополнительными ключевым элементам , того же канала па- редачи, а те же выходы регулятора

22напряжений подключены к первой и второй шинам питания блоков управления ключевыми элементами 1-4,

Коммутатор напряжений Лункциони- руат следующим образом.

Когда коммутатор выключен, все блоки 9-16 управления по шине 34 управления под кулевым сигналом.На выходах 37 и 38 блоков управления при этом присутствуют соответственно единичный и нулевой сигналы, В результате МДП-транзисторы 41 и 42 ключевых элементов 1-8 закрыты

Напряжение на выходах 61 и 63 регуляторов напряжения при этом изменяются под воздействием входных сигналов, подаваемых на входы 64 Однако напряжение питания между клеммами 60 и 62 остается постоянным. Работа регулятора напряжения сводится к тому, чтобы в зависимости от величины и знака коммутируемого напряжения, подаваемого на входы 64, формировать на выходах 61 и 63 несимметричные напряжения, которые служат напряжением питания регуляторов напряжения и необходимы длп отпирания и запирания МДП-транзисторов 41 и 42 ключевых элементов.

Так, если на вход 64 подается нулевой сигнал или сигнал любой полярности, меньший по абсолютной величине, чем пороговые напряжения МДП- транзисторов регулятора напряжения, то на выходах 61 и 63 формируются равные по амплитуде разнополярные напряжения, равные напряжениям на клеммах 60 и 62. По мере роста положительного напряжения на входе 64 открываются МДП-транзисторы 55 и 52, первый резистор 47 шунтируется сопротивением открытого канала МДП-транзистора 52о Напряжение положительной поярности на положительном выходе 61 при этом увеличивается, а напряжение трицательной полярности на отрицаельном выходе 63 по абсолютно, веичине уменьшается. В обратном напавлении изменяются напряжения на

выходах 61 и 63 при подаче на пход 64 напряжения отрицательной полярности. Такая работа регулятора напряжения обуповлена тем, что для хорошей работы в режиме ключа МЛП-транзисто- ров 41 к 42 ключевого элемента при коммутации положительного напряжения требуется подавать более высокое положительное напряжение на затвор МДП- транзистора с п-каналом и меньше по абсолютной величине отрицательное напряжение на затвор МДП-транзистор с р-каналоМо Эта же несимметричность выходных напряжений на выходах 61 и 63 обеспечивает наилучший режим дпя запирания НДП-транзисторов 41 и 42 ключевых элементов в закрытом состоянии.

При подаче управляющего сиг нала от дешифратора 27, например, на первый канал по шине 34 управления переключаются инверторы 29 и 30 блоков О и 10 управления,. Па выходах 37-40 указанных блоков управления форьшру- ются сигналы, открывающие ключевые элементы 1 и 5. ПРичем величина напряжений на выходах 37-40 определяется величиной и знаком кoм ryтиpyeмoгo сигнала на входной шине 17 первого кана- ла. Напряжение на выходной шине 21 устройства при этом соответствует сигналу на входной шине 17 первого канала, и блоки управления 9 и 10 работают в близких режимах

Блоки 11-16 управления вырабатывают при этом сигналы на своих выходах 37-40, которые запирают МДП-тра}13ис- торы 41 и 42 ключевых элементов 2-4 и 6-8„ В силу того, что напряжения на входных шинах 18-20 закрытых каналов могут существенно отличаться, в том чииле и по знаку, от напряжения на входной шине 17 открытого канала, необходимо обеспечить надежное закрытие дополнительных ключевых элементов 6-8 с помощью соответствующих блоков 12, 14 и 16 управленнп. Поэтоь1у данные блоки управления используют в качестве напряжения питания напряжения, вырабатываемые регуляторами 24-26 ряжений с учетом значений сигналов, поступающих на их входы 64 с соответ- ствуюпщх входных шин 18-20 о В силу этого независимо от соотношений сигналов на входных шинах 17-20 ключевые элементы 6-8 всегда закрыты, так как каждый из них запирается напряжениями на выходах 37-40 своего собствен

5

0

5

Q

О

5

ного блока управления, с учетом значения коммутируемого напряжения на входной шине 19-20 только своего канала.

Таким образом, каждый канал передачи может коммутировать аналоговые сигналы в расширенном диапазоне Напряжений, и при этом гарантируется закрытое состояние всех других каналов коммутаторао

Формула изобретения

1о Коммутатор напряжений, содержащий в каждом канале блок управления и ключевой элемент, состоя1чий из двух параллельно Включенных ДП-тpaн- зисторов разного типа проводимости, затворы и подложки которых в качестве управляющих электродов подключены к соответствующим выходам блока управления этого же канала, а объединенные попарно токовые электроды тех же транзисторов являются входом и выходом ключевого элемента, выходы ключевых элементов всех каналов подключены к выходной шине устройства, а управляющие блоков управления подключены к выходам дешифратора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона коммутируемых напряжений, в каждый канал введены дополнительный ключевой элемент с блоков управления , идентичный уже имеющимся, и регулятор напряжений, вход которого подключен к входной шине и к входу дополнительного ключевого элемента того же канала, а положительный и отрицательный выходы которого подключены соответственно к первой и второй шинам питания введенного блока управления, выходы которого подключены к затворам и подложкам МДП-траизисторов дополнительных ключевых элементов, выходы которых соединены с входами ключевых элементов того же канала, управляющие шины блоков управления в каждом кана- 0 ле объединены, а выходная шина устройства соединена с входом введенного дополнительного регулятора напряжения, общего для всех каналов, выходы которого подключены к соответствующим шинам питания блоков упр.ав- ления ключевыми элементами с

5

0

5

ю

содержит два КНДП-инвертора, два МДП- транзистора и дополняюгтий МДП-тран- эистор, вход первого КМДП-инвертора подключен к шине управления, а выход к входу второго КМДП-инвертора, затвору первого МДП-транзистора и к первому выходу блока управления, выход второго КМДП-инвертора подключен к затворам второго и дополняющего ЩП- транзисторов и к второму выходу блока управления, КМДП-инверторы и три последовательно соединенных МДП-тран- зистора включены между первой и второй динами питания,причем точка соединения второго и Дополнительного МДП транзисторов подключена к третьему выходу блока управления, а точка соедине- шя первого и второго МДП-транзисто- ров подключена к четвертому выходу блока управления.

Зо Коммутатор по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что регулятор напряжения содержит пять резисторов, два диода и шесть МДП-транзисторов, из которых первые три с р-каналом, а три другие - дополняющие, причем исток и подложка первого МДП-транзистора соединены с первыми выводами пер вого и второго резисторов и подключены к клемме положительного напряже

ния, сток того же транзистора соединен с вторым выводом первого резистор ра, первым выводом третьего резистора и подключен к положительному выходу блока управления, второй вывод второго резистора соединен с затвором первого МДП-транзистора и стоком четвертого МДП-транзистора, затвор

которого подключен к стоку второго МДП-транзистора и катоду первого ди-; ода, исток и подложка пятого МДП- транзистора подключены к первым выводам четвертого и пятого МДП-транзисторов и к клемме отрицательного пап- ряжения, сток того же транзистора соединен с вторыми выводами третьего и четвертого резисторов и подгслючен к отрицательному выходу блока управления, второй вывод пятого резистора соединен с затвором пятого МДП- транзистора и стоком третьего МДП- . транзистора, затвор которого подкл 0- чен к стоку шестого МДП-транзистора и аноду второго диода, истоки и подложки второго, третьего, четвертого и шестого- МДП-транзисторов подключены к общей шине, а затворы второго и шестого МДП-транзисторов, анод перного и катод второго диодов под- ютючены к входу регулятора напряжения