ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР Советский патент 1970 года по МПК H03K17/62 

Изобретение относится к области связи, в частности к области телеметрии, и может быть использовано в системах телеизмерений с временным уплотнением каналов.

Известны электронные коммутаторы, в которых в качестве ключевых устройств используются диодные ключи на основе диодных мостов и полумостов, управляемые положительными и отрицательными сигналами.

Наиболее совершенными из известных ключевых устройств являются ключи на основе диодных мостов, обладающие удовлетворительными характеристиками преобразования нормализованных сигналов датчиков в несколько вольт и создающие незначительный ток через сопротивление нагрузки благодаря взаимной компенсации обратных токов запертых диодов за счет симметричности моста.

Однако многоканальные коммутаторы на диодных мостовых ключах имеют большие габариты и низкую надежность из-за большого количества (96 для данного устройства) полупроводниковых диодов. Кроме того, в известных ключевых устройствах через источник входного сигнала при открытом ключевом устройстве протекает ток обратной реакции коммутатора и вносит погрещность в преобразование входного сигнала.

образования входных сигналов за счет уменьшения тока, протекающего через сопротивление нагрузки, и тока обратной реакции в предлагаемом коммутаторе используются ключевые блоки на основе диодных полумостов, причем диоды половины общего числа ключевых блоков (двенадцати ключевых устройств) включены между собой полярностью, обратной полярности включения диодов другой половины общего числа ключевых устройств, а к общему выходу коммутатора подключается компенсирующее устройство.

На чертеже приведена схема предлагаемого многоканального коммутатора.

Коммутатор содержит переключающее устройство (блок), избирательные схемы, ключевые блоки, электронный переключатель, компенсирующий блок.

Переключающий блок построен на трех- и двухстабильных спусковых схемах с шаговым переключением внешним сигналом «запуск.

Трехстабильная схема выполнена на транзисторах 1-3 типа п-р-п, один из которых открыт, а два другие закрыты. Двухстабильные схемы представляют собой обычные триггеры, выполненные на транзисторах 4--9 типа п-р-п.

Переключающее устройство воздействует на избирательные схемы, формирующие положительные и отрицательные сигналы управления ключевыми блоками, ключевые устройства на

основе диодных полумостов, управляемые сигналами противоположной полярности. Избирательпые схемы, управляющие ключевыми устройствами (транзистор 1), выполнены на диодах }0-27 и сопротивлениях 28-33, на диодах 34-37 и сопротивлениях 38 и 39, а избирательные схемы, управляющие ключевыми устройствами (транзистор 2),--на диодах 40-5J и сопротивлениях 52-57, на диодах 58-6} и сопротивлениях 62 и 63.

Ключевые блоки (транзистор /) выполнены на диодах 64- -75 и сопротивлениях 76-79 и 80-82, а ключевые блоки (транзистор 2) - на диодах 83-98 и сопротивлениях 99-107.

К общему выходу коммутатора поочередно подключаются все ключевые блоки транзисторов J и 2. Для обеспечения такого режима работы ключевых блоков служит электронный переключатель, выполненный на диодах 108- /// и управляемый переключающим блоком.

Выходы всех ключевых блоков соединены со входом комиеисирующего блока, который состоит из усилителя постоянного тока на транзисторах И2 типа п-р-п и транзисторах 113, 114 типа р-п-р, двух управляемых стабилизаторов напряжения на транзисторах 115 типа п-р-п и транзисторах 116 типа р-п-р и стабилитронах 117, 118, 119 ... п.

При поступлении на вход переключающего блока запускающих импульсов он воздействует на избирательные схемы, которые формируют импульсы управления ключевыми блоками. Импульсы управления поступают на ключевые блоки, осуществляя их поочередное открывание. В каждый данный момент времени открыт один ключевой блок, а остальные закрыты. Через сопротивление «агрузки текут обратные токи диодов закрытых ключевых блоков. Но так как полярность включения диодов половииы общего числа ключевых блоков противополож на полярности включения диодов другой половины общего числа ключевых блоков, то токи протекают в противоположных направлениях, компенсируя друг друга. Поэтому почти полностью устраняется суммарный ток через сопротивление нагрузки. При передаче входных сигналов через ключевые блоки транзистора У электронный переключатель подключает источник постоянного тока - 60 в через сопротивление 82 и открытый диод 109 к общему выходу, обеспечивая работу ключевых блоков транзистора /. При этом диод 110 электронного переключателя закрыт, а диод 111 открывается сигналом, который поступает с коллектора транзистора 9. Диод 108 закрыт и отключает от общего выхода источник постоянного тока -f 60 в. При передаче входных сигиалов через ключевые блоки транзистора 2 диод /// электронного переключателя запирается, а диод 110 отпирается, при этом запирается диод 109, и источник постоянного тока -60 в отключается от общего выхода. Через открывщийся диод 108 и сопротивление 99 к общему

выходу подключается источник постоянного тока -i-60 в, обеспечивая работу ключевых блоков транзистора 2.

При отсутствии компенсирующего блока через источник входного сигнала течет ток обратной реакции

, /„ I -1Киэ

где R - сопротивление в схеме ключевого

устройства,

нэ- эквивалентное сопротивление нагрузки коммутатора, t/Bx - входной сигнал. Для уменьщения этого тока в схему коммутатора введен компенсирующий блок. На вход усилителя постоянного тока поступает сигнал с подключенного датчика. С выхода усилителя постоянного тока усиленный сигнал поступает на управляемые стабилизаторы напряжения, меняя уровень стабилизации на величину kUВ-Х.У где k - коэффициент передачи усилителя постояного тока. К напряжению +60 о прибавляется kU, а из напряжения -60 в вычитается . Таким изменением величии

напряжений, питающих ключевые блоки, компенсируется ток обратной реакции, протекающий через источиик входного сигнала. Максимальная компенсация тока обратной реакции через источиик входиого сигнала достигается

при коэффициенте передачи усилителя постоянного тока.

-1+-;;

2Лцэ

Предмет изобретения

Электронный коммутатор на полупроводниковых приборах, содержащий иереключающий блок, избирательиые схемы, электронный переключатель и ключевые блоки, отличающийся тем, что, с целью уменьщения погрещности преобразования сигналов датчиков и одновременном увеличении надежности и уменьщении габаритов за счет уменьщения тока, протекающего через сопротивление нагрузки, и уменьщения тока обратной реакции, ключевые блоки выполнены в виде диодных полумостов, у которых диоды половины общего числа ключевых блоков включены между собой полярностью, обратной полярности включения диодов другой половины обпдего числа ключевых блоков, а -к общему выходу коммутатора подключен компенсирующий блок, состоящий из усилителя постоянного тока и стабилизаторе

напряжения.