Электронный коммутатор Советский патент 1981 года по МПК H03K17/60 

В1лходом и инвертирующим входом которого включен накопительный конденсатор 2, к выходу операционного усилителя 1 подключен один вывод масштабного резистора 3, другой вывод которого соединен с одним из выводов токозадающего резистора 4 и базами транзисторов 5 и б, образующих первую пару транзисторов противоположных типов проводимостей, а коллекторы транзисторов 5 и б подключены к соответствующим источникам питающего напряжения. Коллекторы транзисторов 7 и 8,образующих вторую пару транзисторов противоположных типов проводимостей, подключены к инвертирующему входу операционного усилителя 1, а базы транзисторов 7 и 8 - к его неинвертирующему входу, который сое динен с источником напряжения смеще ния. Эмиттеры транзисторов 5 и 7 типа р-п-р соединены между собой и подключены к выходам первого генератора 9 тока и первого ключевого элемента 10, выполненного, например, на транзисторе типа р-п-р. Эмиттеры транзисторов 6 и 8 типа п-р-п соединены между собой и подключены к выходам второго генератора 11 тока и второго ключевого элемента 12, выпол ненного, например, на транзисторе типа . Электронный коммутатор работает следующим образом. На входы ключевых элементов 10 и 12 подается импульсный дифференциальный сигнал, которым может быть сигнал с противофазных выходов элемента эмиттерно связанной логики. Н вход смещения подается напряжение E(,f, равное по величине синфазному уровню входного сигнала, управляющего ключевыми элементами 10 и 12. Во время выборки на вход ключевого элемента 1Q подается напряжение пол жительной полярности относительно п тенциала смещения Е(.|, , а на вход ключевого элемента 12 напряжение отрицательной полярности относитель но потенциала При этом ключевые элементы 10 и 12,например транзисто ры запираются.Транзисторы 5 и 7 образуют дифференциальный каскад, пос ледовательно с выходом которого вкл чается выход второго дифференциально,го каскада, образованного из тран зисторов 6 и 8. Оба этих каскада ра ботйадт параллельно и каждый из них является активной динамической нагр кой для другого, в результате транзисторы 5-8 во время выборки работают как усилитель, который управляет напряжением на накопительном к денсаторе 2 таким образом, что это напряжение равно напряжению на масштабном резисторе 3, последнее, в свою очередь, определяется входным током устройства, протекакяцим через токозадающий резистор 4. Следовател но, во время выборки предлагаемое устройство является масштабным усилителем. На время хранения напряжения на накопительном конденсаторе 2 полярности напряжений на управляюцих входах ключевых элементов 10 и 12 относительно потенциала смещения ЕСМ изменяются на противоположные. Транзисторы ключевых элементов 10 и 12 отпираются, а транзисторы 5-8 запираются, и выходное напряжение устройства поддерживается неизменным, поскольку заряд на накопительном конденсаторе 2 может изменяться только при наличии коллекторных токов транзисторов 7 и 8. Выходное сопротивление транзисторов 7 и 8, работающих по схеме с общей базой, весьма велико как во время выборки, так и во время хранения напряжения на накопительном конденсаторе. Поэтому глубина обратной связи, охватывающей операционный усилитель через накопительный конденсатор, остается неизменной как во время выборки, так и во время хранения. Это позволяет увеличить частоту среза устройства, то есть повысить быстродействие устройства. Скорость нарастания выходного напряжения и граничная частота предлагаемого устройства не связаны с величинами сопротивлений масштабного и токозадающего резисторов 3 и 4 и с величиной сопротивления ключевых элементов 10 и 12 в открытом состоянии, а определяются значениями токов, вырабатываемых генераторами тока 9 и 11. Это позволяет устранить динамические и сТ91тические погрешности, обусловленные влиянием остаточных параметров ключа в открытом состоянии, а также уменьшить погрешности, связанные с выходным сопротивлением операционного усилителя. В результате улучшаются точность и быстродействие электронного коммутатора.Вследствие высокоомности коллекторных цепей транзисторов 7 и 8 устраняется дополнительный полюс из частотной характеристики устройства, что позволяет избежать колебательный переходной процесс при изменении состояния устройства, то есть уменьшить.апертурное время. Транзисторы 5-8 образуют сбалансированный мост, уменьшающий паразитное прохождение коммутирукядего напряжения. Таким образом, устраняются паразитный ток смещения и помехи на выходе устройства благодаря чему повышается точность. Кроме того, отстутствие разряда накопительного конденсатора 2 обратныг ш токами транзисторов, поскольку напряжение на переходах база-коллектор транЪисторов 7 и 8 поддерживается равным напряжению смещения операционного усилителя 1, то есть практически близким к нулю,уменьшает спад напряжения на накопительном конденсаторе 2, базовые токи транзисторов 5 и 6 компенсируют друг друга, что дает во можность получить высокую точность преобразования устройства во время выборки, для переключения устройства требуется небольшая величина перепад управляющего напряжения, что дает возможность непосредственно согласовывать управлякяцие входы схемы с выходами эмиттерно связанной логики и получить предельно высокое быстродействие . Необходимо отметить, что в качест ве ключевых элементов 10 и 12, кроме транзисторов, могут использоваться и другие элементы, например, диоды Шоттки, что может оказаться выгодным для некоторых случаев, Формула изобретения Электронный коммутатор, содержащий операционный усилитель между выходом и инвертирующим входом которого включен накопительный конденсатор к выходу операционного усилителя под ключен один вывод масштабного резистора, другой вывод которого соеди нен с выводом токозадающего резистора, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения погрешности коммутации, введены две пары транзисторов противоположных типов проводимости, два генератора тока и два ключевых элемента, причем выходы первого генератора тока и первого ключевого элемента соединены мехщу собой и с эмиттерами транзисторов типа р-п-р,выходы второго генератора тока и второго ключевого элемента соединены между собой и с эмиттерами транзисторов типа п-р-п базы первой пары транзисторов противоположных типов проводимости соединены с объединенными выводами токозсщапщего и масштабного резисторов/ коллекторы вторюй пары транзисторов подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, а базык неиивертирукхцему входу, который соединен с источником смещения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Балакай в. Г. и др. Интегральные схемы аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, м., Энергия, 1972, с. 173, рис. 4,14. 2.Шило В. Л. Линейные интегралы, ные схемы. М., Советское радио, 1974, с. 261, рис. 8,12а (прототип) .

oHZZ}

d-Ai.

+

fcH