Коммутатор Советский патент 1981 года по МПК H03K17/00 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может найти применение для прецизионной коммутации токовых сигналов параметрических и генераторных датчиков, а также цифровых интегрирующих вольт метрах. Известен коммутатор на униполярных транзисторах, содержащий устройство поддержания постоянства напряжения затвор-исток t3 Известей также коммутатор, сод« ржащий ком мутирующие ключи, выхода которых подключены к первому выходу коммутатора, а управляющие входы - к выход 1м распределителя, вход которого соединен с первым выходом блока управления . Недостаток коммутатора - низкая точность коммутации. Цель изобретения - повьшение точности коммутации. Цель достигается тем, что в комму татор, содержащий коммутирующие ключи, выходы которых подключены к первому выходу KOMhfyTaTopa, а управляющие входы - к выходам распределителя, вход которого соединен с первым вьгходом блока управления, введены дополнительные ключиJ операционный усилитель и вспомогательный ключ, причем управляющие входы дополнительных ключей соединены с управляющими входами коммутирующих ключей, входы дополнительных ключей подключены к входам коммутирующих ключей, а выходы к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен ко второму выходу коммутатора их входу вспомогательного ключа, выход которого соединен с инвертируюсцим входом операционного усилителя, а управляклщй вход - со вторым выходом блока управления, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к общей шине. На чертеже приведена функциональная схема коммутатора.

Схема содержит коммутирующие включи 1-1 - 1-п, первьй выход 2 коммутатора, распределитель 3, блок 4 управления, дополнительные ключи 5-1 -5-п, операционный усилитель 6., второй выход 7 коммутатора, вспомогательный ключ 8, датчики 9-1-9-п, резисторы 10-1 - 10-п, источники ЭДС 11-1 И-п, входной преобразователь 12,, операционный усилитель 13 входного преобразователя, резистор 14.

Коммутатор работает следующим образом.

Для пояснения работы схемы коммутатора на чертеже изображены датчики 9-}-9-п с резисторами 10-1-10-пх x(ft,7R) и источниками ЭДС 11-1 -1 -п«. ) к входной преобразователь 12, содержащий операционньп усилитель 13, охваченный элементом отрицательной обратной связи резистором 14. Инвертирующий вход усилителя 13 подключен к первому выходу 2 коммутатора. Неинвертирующий вход усилителя 13 подключен ко второму выходу 7 коммутатора.

В исходном состоянии коммутирукшще и дополнительные ключи 1-1 - 1-п и 5-1-5-п разомкнуты, вспомогательный ключ 8 замкнут. При опросе выбраиного канала (например, первого напряжением с соответствующего выхода распределителя замыкаются коммутирующий и дополнительный ключи 1-1 и 5-1, вспомогательньй ключ 8, который устраняет насыщение операционного усилителя 6 между опросами, размыкается. Ток создаваемый источником ЭДС 11-1 через резистор 10-1 и коммутируняций ключ 1-1, подается на вход преобразователя 12. Если остаточное напряжение дополнительных ключей 5 равно нулю, что, практически всегда выполняется при использовании в качестве дополнительных ключей 5 униполярных транзисторов и малом входном токе операционного усилителя 6, то потенциал входа коммутирующего ключа 1-1 полностью передается на инвертирзто,щий вход операционного усилителя 6, где сравнивается с потенциалом об щей шины.

Так как замкнутый коммутирующий ключ 1-1 и входы преобразователя 12, которые в данном случае зквипотенциалыш, образуют цепь отрицательной обратной связи, то операционш ш усилитель 6, изменяя потенциал второго выхода коммутатора 7, поддерживает потенциал входа коммутирующего ключа 1-1 равным потенциалу общей шины. При этом если цепи управления коммутируилщих ключей 1-1 - 1-п гальванически не связаны с сигнальными цепями, то весь ток подается на вход .преобразователя 12.

Практически конечная величина коэффициента усиления и смещение нуля операционных усилителей 6 и 13 оказьшают некоторое влияние на величину тока 3. , которое может быть учтено эквчвалентными остаточными параметрами коммутирующих ключей. Тогда входной ток определяется по формуле

1 .экЬ.

С1) W КП.ск.экЬ.

кл.

(2)

..1м +

Ь ч,, -- 1 f - к.

1 + k

К т коэффициент усиления операционного усилителя 6; /. i мл1х напряжение смещения нуля

СМо -мд

операционных усилителей 6 и 13, приведенное к входу.

Из формул (2) и (3) следует, что значения г , 1, и входят в кл.экЬ. кл.экбР множителем 1 /К. Напрл жение смещения 1 полностью входит в 1 э1сЬ°- ° создается оно узлом, общим для всех каналов системы и его влияние может быть легко устранено известными методами коррекции погрешностей

Для гальванической развязки сигнальных и управляющих цепей в качестве коммутирующих ключей 1-1 -1-п наиболее целесообразно использовать униполярные транзисторы.

Формула изобретения

Коммутатор, содержащий коммутирующие ключи, выходы которых подключены к первому выходу коммутатора, а управлякицие входы - к выходам распределителя, вход которого соединен с первым выходом блока управления, о т лич. ающийся тем, что, с целью повышения точности коммутации, в него введены дополнительные ключи, операционный усилитель и вспомогательный ключ, причем зшравлянлцие входы дополнительных ключей соединены с управляющими входами коммутирующих ключей, входы дополнительных ключей подключены к входам коммутирующих ключей, а выходы - к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен ко второму выходу коммутатора и к входу вспомогательного ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а управляющий вход - со 8494 5 0 64 вторым выходом блока управления, при этом неинвертирующий вход операхщонного усилителя подключен к общей шине. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 438109, кп. Н 03 К 17/10, 24.04.73. 2.Микроэлектронные ци оаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации. Под ред. В.Б. Смолова, Л., Энергия, 1976, с.63 (прототипJ.