Компенсированный ключ Советский патент 1980 года по МПК H03K17/60 

(54) КОМПЕНСИРОВАННЫЙ КЛЮЧ Изобретение относится к автоматике и измерительной технике.Оно может быть испопьзовано при построении автоматических цифровы измеритепьных приборов и систем. Известны компенсированные ключи, содержащие трансформатор питания коммут1фуемой цепи, коммутирующий МДП-транзистор и операиионный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включены коммутирующий и дополнительный МДП-транзисторы 1. К недостаткам таких компенсированных ключей следует отнести большую рассеивающую мощность и узкие функциональные возможности, обусловленные трудностями, возникающими при коммутации МДП-транзисторами больщнх токов. Наиболее близкий по технической сущности и схемному рещению к изобретению компенсированный ключ, содержащий коммутирующий элемент, операционный усилитель, МДП-транЛистор, трансформатор питания коммутируемой цепи, имеющий дополнительную обмотку со средним выводом и компенсир)гющий резистор причем один вывод вторичной обмотки трансформатора питания соединен с обшей шиной, второй вывод через нагрузку соединен с входом коммутирующего элемента и истоком МДП-транзистора, инвертирующий вход операЩ1онного усилителя я его выход подключены к стоку МДП-транзистора и выходу коммутирующего элемента соответственно, неннвертирующий вход операционного усилителя связан со средним выводом компенс1фующего резистора, выполненного переме1шым, затвор МДПтранзистора соединен с управляющим входсад устройства 12).. Недостатками зтого ключа являются значительная рассеиваемая мощность и узкие функциональные возможности, обусловленные трудностями, возникающими при коммутации больщих токов МДП-транзисторами. С целью уменьшения рассеиваемой ключом . мощности и расширение функциональных возможностей компенсированный ключ, содержащий коммутирующий элемент, операционный усилитель, МДП-транзистор, трансформатор питания коммутируемой цепи, имеющий дополнительную обмотку со средним выводом и компенсирующий резистор, причем один вывод :втор№той обмотки трансформатора питания соединен с общей шиной, второй вывод через нагрузку с входом коммутирующего элемента иистоком МДП-транзистора, инвертирующий вход операционного усилителя и его выход подключены к стоку МДП-транзистора и выходу коммутирующего элемента соответственно неинвертирующий вход операционного усилителя связан со средним выводом компенсирующего резистора, выполненного переменным, затвор МДП-транзистора соединен с управляющим входом устройства, дополнительно включает МДП-транзистор| и два резистора, а коммутирующий элемент представляет собой два биполярных транзистора дополнительных типов проводимости, эмиттеры которых объединены и связаны с выходом коммзтирующего элемента, базы также объединены и подключены к управляющему входу коммутирующего элемента, коллекторы через диоды, включенные встречно-последовательно с базо-коллекторными переходами транзисторов соединены с входом коммутирующего элемента, причем дополнительный МДП-транзистор, затвор которого подключен к управляющему входу устройства, и первый дополнительный резистор включены последовательно с дополнительной обмоткой тран форматора, средняя точка которой подключена к выходу коммутирующего элемента, точка соединения первого дополнительного резистора и истока допо;шительного МДП-транзистора через второй дополнительный резистор соединена с управляющим входом коммутирующего элемента, между выходом которого и общей щиной включен компенсирующий резистор. На чертеже показана схема компенсированно ключа, где 1 - коммутируемая цепь (нагрузка), 2-МДП-транзистор, 3,4 - транзисторы ком мутирующего элемента, 5,6-диоды, 7 - операционный усилитель, 8 - второй дополнительный резистор, 9 - дополнительный МДП транзистор, 10 -- дополнительная обмотка тран форматора питания коммутируемой ц(гпи, 11 - первый коммутирующий резистор, 12 - комп сирующий резистор, 13 - вторичная обмотка трансформатора коммутируемой цепи. Принцип действия ключа сострит в следующем. Разомкнутому состоянию компенсированного ключа соответствует закрытое состояние МДПтранзисторов 2 и 9. При этом с поступлением импульсов питания на вход первичной обмотки трансформатора на его выходных обмотках 10 и 13 трансформируются импульсы, которые подаются с обмотки 13 на коммутируемую цепь 1, а с обмотки 10 через резисторы 11 и 8 на базы транзисторов 3 и 4. Причем обмо ка 10 включена таким образом, что на базу каждого И ) TpaFr.tHCTDpfiB 3 и 4 при подаче импульсов напряжения на его коллектор подается запирающее напряжение. Так, например, если и обмотке 13 трансформируется положительный импульс, развязывающий диод 6 открывается, но на базу транзистора 4 подается отрицательный запирающий импу;ьс с половины обмотки 10. Этот же импульс является отпирающим для транзистора 3, но -так как в коллекторной цепи этого транзистора включен диод в обратном направлении, коммутирующий элемент, состоящий из транзисторов 3 и 4 и диодов 5 и 6, будет закрыт. При изменении полярности питающего напряжения вь1ходным сигналом обмотки 10 закрывается транзистор 3 и открывается транзистор 4. При этом диод 6 включается в цепь коллектора транзистора 4 в обратном направлении. Состояние компенсирующего элемента не меняется. При подаче на затворы МДП-транзисторов 2 и 9 управляющего потенциала они открываются На базах транзисторов 3 и 4 меняется фаза импульсного напряжения питания на ISO, так как МДП-транзистор 9 подключает базовую цепь этих резисторов к противоположному выводу обмотки 10. Теперь при действии положительного импульса с выхода обмотки 13 на базы транзисторов 3 и 4 будет также поступать положительное напряжение, которое открывает транзистор 4, замыкая тем самым коммутирующий элемент, так как диод 6 в этом случае оказывается включенным в цепь коллектора этого транзистора в прямом направлении. При изменении полярности питающего напряжения открывается транзистор 3. Открытое состояние коммутирующего элемента ие меняется. Протекающий через открытый коммутирующий элемент ток образует падение напряжения на коммутирующем элементе, которое через открытый МДП-транзистор 2 отрицательной обратной связи (ООС) подается на инвертирующий вход усилителя. Благодаря действию ОСС на выходе операционного усилителя устанавливается напряжение, противоположное по знаку падению напряжения на сопротивлении открытого коммутирующего элемента и выходном сопротивлении усилителя, вследствие чего между точкой а и общей щиной значительно . уменьщается разность потенциалов. Но напряжение на выходе операционного усилителя, вызванное действием ООС, неполностью компенсирует падение напряжения на коммутирующем элементе и выходном сопротивлении операционного усилителя. Поэтому для повыщения компенсирующего выходного напряжения усилителя часть этого падения напряжения подается на его неинвертирующий вход через регулируемый делитель (резистор