Коммутатор сигналов переменного тока Советский патент 1991 года по МПК H03K17/60 

31

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в устройствах автоматики и измерительной техники.

Цель изобретения - повышение КПД и упрощение коммутатора сигналов переменного тока за счет обеспечения закрытого состояния транзисторных ключей при отсутствии управляющего сигнала и уменьшения количества элементов.

На чертеже представлена схема коммутатора сигналов переменного тока.

Коммутатор сигналов переменного тока содержит N транзисторных ключей 1-1...t-N, общий резистор 2, N входных шин 3-1...3-N, N управляющих шин 4-1,,.4-N и в каждом транзисторном ключе 1-1...1-N первый, второй и тре тий транзисторы 5-7, резистор 8 и конденсатор 9, причем коллектор первого транзистора 5 подключен к первому выводу резистора 8 и к базе второго транзистора 6, эмиттер которого соединен с базой третьего транзистора 7 и через конденсатор 9 с соответствующей входной шиной 3-1...3-N, эмиттеры первых транзисторов 5 всех транзисторных ключей 1-1...1-N объединены, коллекторы вторых и третьих транзисторов 6 и 7 всех транзисторны ключей 1-1...1-N подключены к шине 1 питания, эмиттеры третьих транзисторов 7 всех транзисторных ключей 1-1...1-N соединены с выходной шиной 11 и первым выводом общего резистора 2, второй вывод которого подключен к общей шине 12, дополнительный эмиттер второго транзистора 6 каждого транзисторного ключа 1-1...1-N соединен с базой первого транзистора 5, эмиттер которого подключен к эмиттеру третьего транзистора 7, второй вывод резистора 8 каждого транзисторного ключа 1-1...1-N соединен с соответствующей управляющей шиной 4-1...

4-N.

i

Коммутатор работает следующим образом.

Сигналы от управляющих шин 4-1... 4-N через резисторы 8 поступают на

базы вторых транзисторов 6 так, что один из транзисторов 6 открыт, а остальные закрыты.

В канале, где находится открытый транзистор 6, открывается третий транзистор 7 и входной сиг-нал проходит на выход коммутатора. Транзисто0

5

5

0

0

5

ры 7 остальных каналов закрыты, так как закрыты транзисторы 6. Кроме того, на эмиттеры закрытых транзисторов 7 подается положительный запирающий потешр ал, обусловленный протеканием по резистору 2 тока эмиттера транзистора 7 открытого канала.

При отсутствии входного сигнала на шине 3-1...3-N открытого канала коммутатора ток от управляющей шины 4-1...4-N, определяемый величиной резистора 8, протекает по двум параллельным ветвям: по эмиттерному переходу транзистора 6, образованному основным эмиттером этого транзистора, и эмиттерному переходу транзистора 7, а также по эмиттерному переходу транзистора 6, образованному дополнительным эмиттером этого транзистора, и эмиттерному переходу транзистор 5. Кроме того, часть тока протекает через переход коллектор - эмиттер транзистора 5.

При этом конденсатор 9 заряжается, в основном, от источника питания. Ток от источника питания проходит по цепи: шина 10 питания, переход коллектор - основной эмиттер транзистора 6, конденсатор 9, внутреннее сопротивление источника сигнала переменного тока, общая шина 12. Верхняя (по схеме) обкладка конденсатора 9 имеет положительный потенциал, а нижняя отрицательный.

0

5

0

5

0

Когда на шину 3-1...3-N открытого канала подается отрицательная полуволна входного синусоидального сигнала, базовый и коллекторный токи транзистора 7 уменьшаются и на резисторе 2 формируется отрицательная полуволна выходного сигнала. Конденсатор 9 в этот момент дополнительно заряжается за счет разности потенциалов, возникающей между основным эмиттером транзистора 6 и отрицательной полуволной входного сигнала. Чем больше амплитуда отрицательной полуволны, тем большая разность потенциалов прикладывается к обкладкам конденсатора 9, причем верхняя обкладка этого конденсатора заряжается положительно. Время заряда конденсатора 9 обусловлено внутренним сопротивлением транзистора 6 и равно (врутренним сопротивлением источника сигналов пренеб- i регаем)

R;,.C«

Зор

9

где Rj - внутреннее сопротивление транзистора 6 со стороны эмиттера.

С приходом положительной полуволны синусоидального сигнала на шину 3-1...3-N открытого канала базовый и коллекторный токи транзистора 7 увеличиваются и на резисторе 2 формируется положительная полуволна выходного сигнала. При этом конденсатор 9 разряжается по цепи: эмиттерный переход транзистора 7, резистор 2. Время разряда конденсатора 9 равно

Чар R&x7

где R

ех- входное сопротивление

транзистора 7. Входное сопротивление транзистора 7 намного больше, чем внутреннее сопротивление транзистора 6 со стороны основного эмиттера, поэтому время заряда конденсатора 9 значительно меньше времени его разряда:

f Ф

сэар ° раър .

Вследствие этого при работе схемы в динамическом режиме на конденсаторе 9 накапливается заряд, который является напряжением смещения для транзистора 7. Величина этого заряда является функцией амплитуды входного сигнала.

Предлагаемый коммутатор сигналов переменного тока имеет более высокий КПД и проще, чем известные, за счет

0

5

0

5

0

5

обеспечения закрытого состояния транзисторных кпючей при отсутствии уп- равлякщего сигнала и уменьшения количества элементов.

Формула изобретения

I Коммутатор сигналов переменного то-, касодержащий N транзисторных ключей, общий резистор, N входных дан, N управляющих шин и в каждом транзисторном ключе первый, второй и третий . транзисторы, резистор и конденсатор, коллектор первого транзистора подклго чен к первому выводу резистора и к базе второго транзистора, эмиттер которого соединен с базой третьего транзистора и через конденсатор с соответствующей входной шиной, эмиттеры вторых и третьих транзисторов всех транзисторных ключей подключены к шине питания, эмиттеры третьих транзисторов всех транзисторных ключей соединены с выходной шиной и первым выводом общего резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, о т- личающийся тем, что, с целью повышения КПД и упрощения, во второй транзистор каждого транзисторного ключа введен дополнительный

эмиттер, который соединен с базой первого транзистора, эмиттер которого подключен к эмиттеру третьего транзистора, второй вывод резистора каждого транзисторного ключа соединен с соответствующей управляющей шиной.

Изобретение относится .к импульсной, технике и может быть использовано в устройствах автоматики и измерительной техники. Цель изобретения - повышение КПД и упрощение коммутатора сигналов переменного тока путем обеспечения закрытого состояния транзисторных ключей при отсутствии управляющего сигнала и уменьшения количества элементов. Управляющие сигналы от шин 4-1...4-N через резисторы 8 поступают на базы транзисторов 6 так, что один из транзисторов 6 открыт, а остальные закрыты. В канале, где находится открытый транзистор 6, открывается транзистор 7, и входной сигнал с соответствующей шиной 3-1...3-N проходит на выходную шину 11 коммутатора. 1 ил. г Я