Многоканальный коммутатор Советский патент 1989 года по МПК H03K17/00 

СП ю ел

00

со 4;

управляющие входы которых подключены к шине 9 включения канала,, На чертеже также показана шина 10 нулевого потенциала, выходная шина 11 коммутатора, шина 12 канала, переключающий ключ 13. Предложенный аналоговый коммутатор, по сравнению с известным, в результате введения в каждый канал третьего аналогового ключа

с соответствующими связями обеспечивает большее быстродействие, в частности повьпиение допустимой частоты коммутации каналов при сохранении высокой точности передачи выходных аналоговых сигналов в широком диапазоне амплитуд одновременно с их инвертированием и нормированием по уровню. 1 ил„

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в системах сбора, обработки и преобразования аналоговой информации. Целью изобретения является повышение быстродействия путем увеличения частоты коммутации. Многоканальный коммутатор содержит в каждом канале пять резисторов 1 - 5, операционный усилитель 6 и два аналоговых переключающих ключа 7 и 8, управляющие входы которых подключены к шине 9 включения канала. На чертеже также показана шина 10 нулевого потенциала, выходная шина 11 коммутатора, шина 12 канала, переключающий ключ 13. Предложенный аналоговый коммутатор, по сравнению с известным, в результате введения в каждый канал третьего аналогового ключа с соответствующими связями обеспечивает большее быстродействие, в частности повышение допустимой частоты коммутации каналов при сохранении высокой точности передачи выходных аналоговых сигналов в широком диапазоне амплитуд одновременно с их инвертированием и нормированием по уровню. 1 ил.

Изобретение относится к аналого- вой измерительной технике и автоматике и предназначено для использования в системах сбора, обработки и преобразования аналоговой информации

Цель изобретения - повышение бы- стродействия путем увеличения частоты коммутации о

На чертеже приведена функциональ- ная схема устройства для двух каналов ,

Многоканальный коммутатор содержи в каждом канале пять резисторов 1-5, операционный усилитель 6 и два аналоговых переключающих ключа 7 и 8, управляюпще входы которых подключены к шине 9 включения канала, аналоговый вход первого ключа 7 - к первым вьшодам первого 1 и второго 2 резисторов, аналоговый вход второго ключа 8 - к выходу операционного усили- теля 6, размыкающий выход первого ключа 7 - к инвертирующему входу операционного усилителя 6, размыкающий выход второго ключа 8 - к второму выводу второго резистора 2 и к перво- му выводу третьего резистора 3, за- мыкаю1ций выход первого ключа 7 - к второму выводу третьего резистора 3, к неинвертирующему входу операционного усилителя 6и к шине 10 нуле- вого потенциала, замыкающий выход второго ключа 8 - к выходной шине 11 коммутатора и к первому вьшоду четвертого резистора 4, второй вьшод которого соединен с первым выводом пятого резистора 5, Второй вьшод последнего соединен с входной шиной 12 канала.

В каждый канал коммутатора дополнительно введен третий аналого- вый переключающий ключ 13, управля- ЮШ.ИЙ вход которого подключен к шине 9 включения канала, размыкающий вькод - к шине 10 нулевого

потенциала, замыкающий выход - к инвертирующему входу операционного усилителя 6, а аналоговый вход - к первому выводу пятого резистора 5, второй вьтод которого соединен с вторым вьшодом первого резистора 1 .

Многоканальный коммутатор работает следующим образом.

На шину 9 включения выбранного канала, например, первого, поступает сигнал включения канала единичным уровнем, под действием которого ключи 7, 8, 13 переключаются в состояние, при котором их аналоговый вход соединен с замыкающим выходом. Входной аналоговый сигнал поступает с входной шины 12 первого канала на инвертирующий вход операционного услителя 6 первого канала через резистор 5 и ключ 13. Выход операционног усилителя 6 первого канала подключается на выходную шину 11 через ключ 8 первого канала. Обратная свя операционного усилителя 6 первого канала замьшается с выходной шины 1 через резистор 4 и ключ 13 Ключем 7 первого кангша резистор 1 подключается между входной шиной 12 первого канала и шиной 10 нулевого потенциала.

На шине 9 включения второго канала сигнал включения отсутствует. При этом его ключи 7, 8, 13 находятся в исходном состоянии, когда их аналоговый вход соединен с выходом. Входной аналоговый сигнал поступает с входной шины 12 второго канала на инвертирующий вход операционного усилителя 6 второго канала через резистор 1 и ключ 7 второго канала о Обратная связь с выхода операционного усилителя 6 второго канала замыкается через ключ 8 и резистор 2 второго канала.

515

Ключом 13 второго канала резистор 5 подключается между входной шиной 12 второго канала и шиной 1 нулевого потенциала, а резистор 4 второго канала - между выходной шиной 11 и шиной 10 нулевого потенциала

Таким образом, на вькодную шину 1 передается сигнал выбранного канала (в данном случае первого) с инверти- рованиемо При этом, так как обратная связь в операционном усилителе данного канала подключена непосредственно с выходной шины 11 коммутатора, сопротивление замкнутого ключа 8 и его температурные и временные изменения не вносят дополнительной погрешности коммутации Токи утечки отключенных от выходной шины 11 аналоговых ключей 8 также практически не вносят погрешности в передачу коммутируемого сигнала, так как замыкаются через маленькое выходное со- противление коммутатора R6+R8 Кб

выходное сопротивление коммутатора;

выходное сопротивление операционного усилителя 6; сопротивление открытого ключа 8;

коэффициент усиления операционного усилителя 6 без обратной связио

Входное сопротивление R12 каждого канала определяется параллельным включением резисторов 1 и 5 и равно R5-R1

R11

где R11 R6 R8 Кб

R12

R5+R1

U11 где R5 и R1 - сопротивления резисторов 5 и 1.

Напряжение на выходе коммутатора равно

RS

где U12 - напряжение на входе подключаемого канала; R4 и R5- сопротивление р езисторов 4 и 5 подключаемого канала

В предлагаемом коммутаторе погрешности комь утации входного сигнал определяются в основном параметрами используемых операционных усилителе и степенью согласования температурных коэффициентов резисторов 4 и 5

Для правильной работы сопротивления резисторов 5 и 1 в каждом канале, сопротивления резисторов 4 и 2

0

5

5

0

5

где

R3

R3 - R4 - RH п 0

во всех каналах выбираются равными. Сопротивление резистора 3 выбирается из выражения

R4 RH

R4+RHTri-T)

сопротивление резистора 3; сопротивление резистора 4; сопротивление нагрузки, подключенной к выходной шине

11;

количество каналов коммутатора.

При этом перепад напряжения на выходе операционного усилителя во включенном и выключенном состояниях канала минимален, чем обеспечиваются минимальное время его установления при включении и выключении канала и, соответственно, максимальная допустимая частота коммутации каналов в произвольной последовательности„

Допустимый диапазон входных сигналов по напряжению не зависит от типа используемого операционного усилителя и определяется только величиной отношений резисторов 5 и 4 о С помощью изменения величины резистора 5 осуществляется также приведение разноуровневых входных сигналов каналов к уровню выходного сигнала коммутатора.

Для защиты операционньк усилителей каналов от перегрузки между их входами включаются два встречно включенных диода, если они отсутствуют в схеме самого операционного усилителя.

Q Предлагаемый многоканальный аналоговый коммутатор по сравнению с известным за счет введения в каждьй канал третьего аналогового переключающего ключа с соответствующими

е связями обеспечивает большее быстродействие, а именно, повьшхение допустимой частоты коммутации каналов при сохранении высокой точности передачи входных аналоговых сигналов в

Q широком диапазоне амплитуд одновременно с их инвертированием и нормированием по уровнЮо

55

Формула изобретения

Многоканальньй коммутатор, содержащий в каждом канале пять резисторов, операционный усилитель и два аналоговых переключающих ключа.

управляющие входы которых подключены к шине включения канала, аналоговый вход первого ключа - к первым выводам первого и второго резисторов аналоговый вход второго ключа - к выходу операционного уенпителя, размыкающий выход первого ключа - к инвертирующему входу операционного усилителя, размыкающий выход второго ключа - к второ1 |у выводу второго резистора и к первому выводу третьего резистора, замыкающий выход первого ключа - к второму выводу третьего резистора, к неинвертирующему входу операционного усилителя и к шине нулевого потенциала, замыкающий выход второго ключа - к выходной шине коммутатора и к первому выводу четвертоРедактор И. Касарда

Техред Л. Олийнык

Заказ 7242/54 Тираж 884Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

го резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с входной шиной канала, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия путем увеличения частоты коммутации в каждый , канал дополнительно введен третий аналоговый переключающий ключ, управля- кщий вход которого подключен к шине включения канала, размыкающий выход - к шине нулевого потенциала, замыкающий выход- к инвертирующему входу

операционного усилителя, а аналоговый вход - к первому вьшоду пятого резистора, второй вьтод которого соединен с вторым вьгаодом первого резистора .

Корр ектор О. Ципле