Коммутатор Советский патент 1976 года по МПК H03K17/41 

(54) КОММУТАТОР На фиг. 1 показана схема предлагаемог коммутатора; на фиг 2 - эпюры напряжений Коммутатор содержит входные ключи 1-1... 1-п,включающие в себя входные шины 2-1 ... 2-Т1, пассивные ключи 3-1 ...З-п активные ключи 4-1 ... 4-, управляющие ключи 5-1 ... 5-, конденсаторы 6-1...6-7т переключатель каналов 7; элементы И 8-1... ... 8-п, управляющие пассивными ключами 3-1 ... З-П; элементы И 9-1 ... 9-1, управляющие активными ключами 4-1 ... 4-fi; согласующий усилитель 1О, который вместе с конденсатором 11 и резистором 12 в цепи обратной связи образует стабилизатор тока опроса; схему стабилизации длительности опроса 13; бистабильный элемент (триггер) 14; делитель напряжения 15; клю чи 16, 17; элемент задержки 18; дифферен циальный усилитель 19; элементы задержки 20, 21; элемент ИЛИ 22; формирователь 23; выходные щины 24, 25; щину синхронизации 26. Коммутатор работает следующим образом Импульсы синхронизации с щины 26 поступают на переключатель 7, который с помощью элементов И 8-1 - 8-п и 9-l-t.--n пос ледовательно включает входные ключи 1-11-п, передавая измерительные напряжения с входов 2-1-2- л в общую точку на выход 24. В зависимости от величины коммутируемого напряжения различаются три режима работы коммутатора. Пассивный режим. Коммутируемое напряжение находится в средней зоне измерительной щкалы (наэпюре 24- 1-ый канал). Сигнал с шины 26 устанавливает через формирователь 23 триггер 14 в пассивное положение и одновременно запускает элемент задержки 18, который через ключ 16 подключает делитель напряжения 15 к выходу 24 коммутатора одновременно через элемент И 8-1, на это время запрещая прохождение коммут руемого сигнала через входной ключ 1-1 общую точку. После окончания импульса (см. эпюру 18) с элемента задержки 18 откроется один из пассивных ключей 3-1, и напряжение с входов 2-1-2 -п передается на выход 24. Одновременно запускается элемент задержки 20, управляющий работой дифференциального усилителя, который сравнивает изменение напряжения в общей точке с потенциалом Е/2. Происходит заряд обшей точки коммутатора по экспоненте от входного сигнала ( t-n. Крутизна экспоненты и ее знак зависят от уровня входног сигнала относительно Е/2 и внутреннего сопротивления датчика. Для устранения влияния разброса сопротивлений датчиков на крутизну экспонеты на входах 2-1 ... 2-п ка кдого канала установлены конденсаторы 6-1 ... б-и, величина емкости которых выбирается в зависимости от сопротивлений датчиков, полосы передаваемых .частот, и времени, необходимого для сравнения изменения напряжения на выходе 24 отйосительно Е/2. Таким образом, крутизна экспо еты зависит только от уровня входного нап яжения и, если последнее находится в зоне близкой к напряжению Е/2, на обоих входах дифференДиального усилителя сигнал отсутствует, а напряжение общей точки за сравнительно короткое время становится равным входному сигналу. На этом процесс коммутации 1-го канала заканчивается. В случае, если коммутируемое напряжение находится в зонах, значительно отличающихся от величины Е/4, крутизна эксцонеты и время заряда общей точки возрастает, и на одном из выходов усилит-оля 19 формируется сигнал. При различаются два других режима работ 1. Первый активно-пассивный режим. Коммутируемое напряжение находится в верхней зоне измерительной шкалы (на эпюре 24 - 2-ой канал). Производится заряд общей точки коммутатора до напряжения Е/2 и зачтем включается пассивный режим коммутации аналогично описанному выше. В этом случае дифференциальный усилитель вырабатывает на 1-ом выходе сигнал, который через элемент ИЛИ 22 ( ц ) переводит триггер 14 в положен Р акаивное закрывая ключ 5-1 2-го канала,и с помощью элемента И 9-1 и ключа 5-1 замыкает цепь обратной связи стабилизатора тока опроса. Включается диодный активный ключ 4-1 данного канала, начинается линейный заряд общей точки от Е-2 до величины входного напряжения Ец, ( t 22). После сравнения открывается ключ 4-1., рост напряже- ния прекращается и схема стабилизаци длительности опроса 13 вырабатывает сигнал (эпюра 13), который переводит триггер 14, открывается ключ 3-1, и производится точное выравнивание входного напряжения и напряжения точки на эпюре 24 ( t ). Второй активно-пассивный режим. Коммутируемое напряжение находится в нижней зоне измерительной щкалы (на эпюре 24 - 3-и канал). Вначале производится заряд общей точки до напряжения Е/2. Пассивный режим протекает аналогично описанному в режиме 1. Дифференциальный усилитель 19 вырабатывает сигнал, который запускает элемент задержки 21 и одновременно через элемент ИЛИ 22 переводит триггер 14 в положение активное ( { ). Элемент задерж1 и 21 (эпюра 21) открывает ключ 17, через который производится быстрый перезаряд общей точки до неболь шого минусового напряжения ( ) и одновременно на это время через элемент И 9-1 удерживает все активные ключи в закрытом с остоянии,

Пос;ш окончания импульса с элемента задержки 21 замыкается обратная связь стабилизатора тока опроса 3-го канала ( ) и далее процесс коммутации происходит аналогично описанному в режиме 2.

Процесс коммутации по другим каналам происходит аналогично одному из описанных выше режимов в зависимости от зон, з которых находятся коммутируемые напряжения в момент коммутации.

Таким образом, пассивно-активный коммутатор сначала ведет логический поиск зоны, в которой находится коммутируемый сигнал, а затем либо пассивным или пассив- но-активно-пассивным способом передает точное значение напряжения в общую точку При этом благодаря предварительному зонному анализу коммутируемых сигналов значительно сокращается максимальное время коммутации для напряжений, находящихся в зонах высоких уровней, в зонах близких к Е/2 и, следовательно, повыщается быстродействие коммутатора в целом. В коммутаторе максимальное время переходного процесса будет приходиться на каналы, лежащие в крайней верхней зоне шкалы и нижней зоне щкалы, находящейся ближе к средней части (эпюра 24, 2к, Зк).

Формула изобретения

Коммутатор, содержащий в каждом канале активные и пассивные ключи с конденса-

тором на входе, причем выходы ключей через соответствующие элементы И соединены с переключателем и выходами бистабиль него элемента, первый вход которого через формирователь соединен с щиной синхронизации и через схему стабилизации длительности импульсов и согласующий усилитель с выходной щиной, при этом общая точка схемы стабилизации длительности импульсов и согласующего усилителя через конденсатор соединена с управляющими входами активных ключей; делитель напряжения, средняя точка и щина источника смещения которого соответственно через первый и второй ключи соединены с выходной щиной и выходами активных и пассивных ключей, причем другой вход второго ключа соединен с первым элементом задержки и другими входами элементов И, управляемых пассивными ключами, отличающийся тем, что,с целью увеличения быстродействия, в него введены второй и третий элементы задержки, элемент ИЛИ и дифференциальный усилитель, входы которого подключены соответст венно к выходной щине и средней точке делителя напряжения, управляющий вход через второй элемент задержки - к выходу первого элемента задержки, при этом выходы дифференциального усилителя через элемент ИЛИ соединены с вторым входом бистабильного элемента, кроме того, один из выходов дифференциального усилителя через третий элемент задержки подключен к второму входу первого ключа и к другим входам элементов И, управляемых активными ключами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1.Авт. св. № 448528, кл. Н 03 К 17/ОО (аналог), от 21.11.72 г.

2.Авт. св. № 427471, кл. Н ОЗ К 17/56 (прототип), от о9.11. 72 г.

+

2

-

3/r

2f

иг. 2