Многоступенчатый коммутатор на мдп- транзисторах Советский патент 1980 года по МПК H03K17/693 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительной аппаратуре, .5

Известен многоканальный коммутатор аналоговых сигналов содержит в каждом каналеМДП-транзистор, повто-, ритель напряжения, генератор термозависимого тока, ключевые транзисто- д ры и резисторы 11. Такая реализация не учитывает то, что температурный коэффициент тока стока меняется и может принимать положительное/ нулевое и отрицательное значения. Поэтому в ., отдельных случаях при изменении температуры- компенсация, которую реализует генератор термозависимого, тока, ухудшает стабилизацию сопротивления МДП-транзисторов. 20

Известен также многоступенчатый коммутатор на МДП-транзисторах, со- . держащий шины входных сигналов, подключенные к истокам МДП-транзисторов первой ступени, стоки которых соеди- 25 нены с истоками МДП-транзисторов второй ступени, к стокам которых подключены нагрузочный резистор, шина выходных сигналов с присоединенным к ней одним входом суммирующего Опеоа- ,«

цйонного усилителя, другой вход Которого подключен к шине отпирающего сигнала, затворы всех МДП-транзисторов через сЬбтветствутшциёрезисторы подключены к шине запирающего сигнала, а также переключатели 2.

Недостатками известного коммута.fopa является модуляция сопротивления канала МДП-транзисторов в зависимости от величины тока стока и от температурного коэффициента тока стока, что снижает надежнбсть работы коммутатора.

С целью-повьииения надежности работы в многоступенчатый коммутатор

йаМДП-транзисторах, содержащий шины входных сигналов, подключенные к истокам МДП-транзисторов первой ступени, стоки которых соединены с истоками соответствующих МДП-транзисторов второй ступени, к стокам которых подключены нагрузочный резистор, шина выходных сигналов с присоединенным к ней одним входомcyмIvtиpyющeгo .операционного усилителя, другой вход которого подключен к шине отпирающего сигнала, затворы всех КДП-транзисторов через соответствующие резисторы под ключёнй Г Шйй е, з апйрающе го си гн а ла, также переключатели, введены два вычитающих устройства, блок выделения абсолютного значения напряжения, два термостабильных источника тока, термостабильный резистор и дополнительный МДП-транзистор, при это входы первого вычитающего устройства соединены соответственно с выходной шиной и через переключатель с истоком одного из МДП-транзисторов второ ступени, а выход - с третьим входом суммирующего операционного усилителя и через блок выделения абсолютного значения, напряжения с соединенными парашл гльно термостабильными источниками тока, выходы которых подключены соответственно к термостабильному резистору; к истоку дополнительного МДП-транзистора и через второе вычитающее устройство - k четвертому входу суммирующего операционного усилителя, выход которого подключен к общей шине переключателей, второй вывод которых соединен с затворами соответствующих МДП-транзисторов.

На чертеже представлена схема устройства для случая, когда число ступеней равно двум, а число каналов - четырем.

Шины 1-4 входных сигналов подключены к истокам ключевых МДП-транзисторов 5-8, образующих первую ступень Стоки этих транзисторов соединены с истоками МДП-транзисторов 9 и 10, образующих вторую ступень. Переменный нагрузочный резистор 11 подключен к стокам МДП-транзисторов 9 и 10 и к 111ине в 1ходных сигналов 12. Один вход вычитающего устройства 13 соединен с выходной шиной 12, а второй вход через переключатель 14 соединен с истоком МДП-транзистора 9. Выход вычитающего устройства 13 подсоединен ко входу блока выделения абсолютного значения напряжения 15 и к третьему входу суммирующего операционного усилителя 16. Выход блока выделения абсолютного значения напряжения 15 подключён к управлягющим входам тёрмостабильных источников тока 17 и 18. Выход источника тока- 18 соединен с выводом термостабильного резистора 19, другой конец которого соединен с общей точкой устройства. Выход источника тока 17 соединен с истоками МДП-транзистора 20, сток которого подсоединен к общей точке. Первый вход вычитающего устройства 21 подключен к выходу источника тока 18 и к выводу термостабильного резистора 19, второй вход подключен к выходу источника тока 17 и к истоку МДПтранзистора 20, а выход к четвертому входу суммирующего операционного усилителя 16. Отпирающее напряжение 22 подключено ко второму входу суймйрующего операционного усилителя 16. Выход усилителя 16 подключен .к общей шине переключателей 23-28,

к которой также подключен затвор ЦП-транзистора 20. Шина запирающего сигнала 29 через резисторы 30-35 соединена с затворами всех ключевых МДП-транзисторов 5-10.

Предлагаемый многоступенчатый коммутатор работает следующим образом.

МДП-транзисторы 5 и 9 открыты отпирающим напряжением, поступающим с суммирующего операционного усилитея 16 через замкнутые переключатели 23 и 27. Переключатели 24, 25, 26, 28 разомкнуты, МДП-транзисторы 6, 7, 8 и ID заперты сигнашом источника запирающего напряжения по шине 29 через резисторы 31, 33, 34 и 35. При этом мощность рассеивают только резисторы 30 и 32. Входное напряжение с шины 1 через открытые транзисторы 5 и 9 поступает на первый вход суммирующего операционного усилителя 16, производящего стабилизацию величины напряжения затвор-исток открытых МДП-транзисторов. Переключатель 14 к входу вычитающего устройства 13 подключает исток- того из МДП-транзисторов 9 или 10, который из них открыт.

Для устранения модуляции сопротивления МДП-транзисторов от протекающего тока используется падение напряжения на МДП-транзисторе 9, сопротивление канала которого известно. К истоку и стоку МДП-транзистора 9 подключены высокоомные входы вычитающего устройства 13, которое формирует напряжение пропорциональное коммутируемому току, и подает на третий вход суммирующего усилителя 16, таким образом, производя стабилизацию сопротив ления каналов открытых МДПтранзисторов от протекающего тока.

Выходные напряжения с вычитающего устройства 13 также поступает на блок выделения абсолютного значения напряения 15, который входит в состав устройства устранения температурной зависимости тока стока при постоянном напряжении сток-исток, соответственно для устранения температурной зависимости сопротивление открытого ДП-транзистора. Температурная завиимость тока стока МДП-транзистора при постоянном напряжении сток-ис гок Является функцией абсолютного значения величины тока стока, т.е. зависит от знака тока.

Блок выделения абсолютного значения напряжения 15 управляет термотабильными источника1ми тока 17 и 18, которые через МДП-транзистор 20 и термостабильный резистор 19 задают ок, равный по абсолютной величине коммутируемому току. При токе, коорому соответствует точка те «тературной компенсации. МДП-транзистора, странавливается номинал термостаильного резистора 19, равный сопроивлению МДП-транзистора 20. Падение напряжения на МДП-транзис торе является функцией тока стока, температуры и напряжения затвор-исток, однако, так как последнее является одинаковым для всех открытых МДП-транзисторов, его влияние на все транзисторы один.аковое. Разность падений напряжений на термостабильный резистор 19 и МДП-транзистор 20 вырабатывает вычитающее устройство 21 которое в виде напряжения коррекции поступает на второй вход суммирующего усилителя 16. Шина отпирающего сигнала 22 подключена к четвертому входу суммирующего усилителя 16. Аналогично можно представить схему для случая, когда число ступеней равно 3, 4 и более при количестве каналов 8, 16 и более, соотвественно увеличивая количество МДП-транзис торов 5-10, переключателей 23-28 и резисторов 30-35. - Формула изобретения Многоступенчатый ко 1мутатор на МДП-транзисторах, содержащий шины входных сигналов, подключенные к ис точникам МДП-транзисторов первой сту пени, стоки которых соединены с истоками соответствующих МДП-транзисторов второй ступени, к стокам которых подключены нагрузочный резистор шина выходных сигналов с присоединен ным к ней одним входом суммирующего операционного усилителя, другой вход которого подключен к шине отпирающего сигнала, затворы всех МДП-транзисторов через соответствующие резисторы подключейы к шине-запирающего сигнала, а также переключатели, о т л ич а ю щ rf-и с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены вычитающих устройства, блок выделения абсолютного значения напряжения, два тёрмостабильных источника тока, термостабильный резистор и дополнительный МДП-транзистор, при этом входы первого вычитающего устройства соединены соответственно с выходной шиной и через переключатель к истокам одного из МДП-транзисторов второй ступени, а выход с третьим входом суммирующего операЦионного усилителя и через блок выделения абсолютного значения напря- ёНГя - ГГ6-ё-В(ГнштаКШ -п-а р-алЭГёльно- термостабильными источниками тока, выходы которых подключены соответственно к термостабильному резистору, К истоку дополнительного МДП-транзис тора и через второе вычитающее устройство к четвертому входу суммирующего операционного усилителя, выход которого подключен к общей шине перёйЛючатёлёй, вторые выводы которых соединены с затворами соответствующйх МДП-транзисторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 536598, кл. Н 03 К 17/60, 03.11.75 (аналог) . 2.Авторское свидетельство СССР 389627, кл. Н 03 К 17/56, 12.07.71.