Переключатель напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K17/567 

(5) ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изорретение относится к электронной технике, а более конкретно к области электронной коммутационной тех ники, и может быть использовано, например, для построения точных коммутаторов для прецизионных цифроаналоговых преобразователей. Известен переключатель напряжения содержащий дифференциальный усилитель , охваченный резистивной отрицательной обратной связью, два управляемых ключевых элемента и резисторы первый и второй управляемые Ключевые элементы последовательно включены меаду входной шиной устройства и неинвертирущим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с выходной шиной устройства, инвертирующий вход дифференциальното усилителя через резистор подключен к точке соединения управляе 1х ключевых элементов l. . К недостаткам подобного устройства относятся -низкая точность коммутации и малое быстродействие. Наиболее близким к пр1едлагаемому является переключательнапряжения, . содержащий два дифференциальных уси- лителя, два управляемых ключевых элемента, два диода и два резистора, первый и второй диоды вкгтчены между выходом и инвертирукнчим входом первого и между выходом и инвертирующим входом второго дифференциальных,усилителей соответственно, неинвертирующие входы дифференциальных усилиТелей подключены к входным шинам уст ройства 2J.. Недостаток известного устройства заключается в низком быстродействии. В процессе переключения выходного на-f пряжения напряжение на выходах используемых дифференциальнь1х усилителей должно меняться в широких пределах. И медленные переходные процест 3Э7 сы в выходных цепях дифференциальных усилителей ограничивают .быстродействие этого устройства. Цель изобретения - увеличение быстродействия. i Поставленная цель достигается-тем, мто а переключатель напряжения, содержащий два дифференциальных усилителя, два управляемых ключевых элемента, два диода и два резистора, первый и второй диоды включены между выходом и инвертирукяцим входом первого и между .выходом и инеертирущим входом второго дифференциальных усилителей соответственно, неинверти{ ующие входы дифференциальных усилителей подклгочены к входным шинам устройства, вве#дены первый и второй источники тока и пдва транзистора, а каждый уп.равляемый ключевой элемент .содержит два диода, катоды которых объединены, первый и второй резисторы включенысоответственно между выходной шиной устройства и инвертирующим входом перврго дифференциального усилителя и между выходной шиной устройства и ийвертирующим входом второго дифференциального усилителя, анод первого диода первого управляемого ключевого элемента и анод первого диода второго управляемого ключевого элемента подключены соответственно к выходу первого и выходу второго дифференциальных усилителей, между выходной шиной устройства, к которой подключены объединенные аноды вторых диодов управляемых ключевых элементов, л общей шиной включен первый источник тока, объединенные катоды диодов первого и объединенные катоды диодов второго , управляемых ключевых элементов подключены соответственно к коллекторам первого и второго транзисторов, базы которых соединены с управляющими шинами устройства, а эмиттеры объединены и через второй источник тока Подключены к общей шине. На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. Переключатель напряжения содержит первый 1 и второй 2 дифференциальные усилители, первый 3 и второй 4 источники тока, первый 5 и второй 6 тран зисторы, первый 7 и второй 8 диоды,. . первый 9 и второй 10 резисторы, ; первый 11 и второй 12 диоды первого управляемого ключевого элемента, первый 13 и второй 14 диоды второгоуправляемого ключевого элеt 4мента. Неинвертирующие входы дифференциальных усилителей 1 и 2 соедийены с входными шинами 15 и 16 устройства, объединенные аноды вторых диодов 12 и первого и второго управляемых ключевых элементов подключены к выходной шине 17 устройства, а базы транзисторов 5 и 6 соединены с шинами управления 18 и 19 устройства. Переключатель напряжения функционирует следующим образом, Пусть на входные шины 15 и 16 устройства поданы cooTBeTctseHHo .высокий и низкий уровни сигналов, а управляющие сигналы на управляющих шинах 18 и 19 устройства таковы, что транзистор 5 открыт, а транзистор 6 заперт. В этом случае первый упрёвляемый ключевой элемент нТ йод1я ц и 12 открыт, а второй управляемый ключевой элемент на диодах 13 и k закрыт. Через открытые диоды 11 и 12 напряжение с выхода ди(М)еренциального усилителя 1, с высокой степенью точности равное иапряжённо высокого уровня на входной шине 15 устройства, поступает на выходную шину 17 устройства, Если же управляющие сигналы на шинах 18 и 19 таковы, что транзистор 5 заперт, а транзистор 6 открыт, отпирается второй управляемый ключевой элемент на диодах 1j и 14, а первый управляемый ключевой элемент на диодах 11 и 12 запирается. Через открытые диоды 13 и Н напряжение с выхода дифференциального усилителя 2, с высокой степенью точности равное напряжению низкого уровня на входной шине 16 устройства. Поступает на выходную шину 17 устройства, Сопротивление управляемых ключевых элементов в открытом состоянии не оказывает заметного влияния на точность передачи коммутируемого напряжения, так как управляемые ключевые элементы включены в цепь отрицательной обратной связи дифференциальных усилителей. Введение двух источников 3 и тока, двух транзисторов 5 и 6, выполнение ключевых элементов на диодах 11li и введение упомянутых связей между элементами переключателя напряжения позволяет повысить быстродействие пеоеключателя напряжения. Увеличение быстродействия происходит за счет устранения переходных процессов в цепях дифференциальных усилителей. Вне зависимости от состояния переключате ля напряжения напряжение на выходах . I дифференциальных усилителей мало отличается от напряжения на соответствующей входной шине (не более, чем на напряжение смещения открытого диода) . rioatoMy при изменении управляю щего сигнала и переключении напряжения на выходной шине 17 устройства напряжение на выходах дифференциальных усилителей практически не изменя ется, переходные процессы в его цеIлях не имеют места и быстродействие 1пеоеключателя напряжения возрастает. Формула изобретения Переключатель напряжения, содержа щий два дифференциальных усилителя, : два управляемых ключевых элемента, два и два рез1| стьра, первый и второй диоды включены между выходом I и инвертирующим входом первого и меж ду выходом и инвертирующим входс 1 ; второго дифференциальных усилителей ; соответственно, неинвертирукицие входы дифференциальнь1х усилителей подключены к входным шинам уст1Х)йства, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целыЬ увеличения быстродействия, в него введены Первый и второй ис- ; трчники тока и два транзистора, а каждый управляемый ключевой элемент содержит два диода, катоды которых объединены, первый и второй резисторы включены соответственно между выходной шиной устройства и инвертирующим входом первого дИ еренциального усилителя и между выходной шиной устройства и инвертирующим входом второго дифференциального (усилителя, анод первого диода первого управляемого ключевого элемента и анод первого диода второго управляемого ключевого элемента подключены соответственно к выходу пераого и выходу второго дифференциальж 1Х усилителей, между выходной шиной устройства,, к которой подключены объединенные аноды вторих диодов управляемых к/яомевых элементов, и шиной включен (первый источник тока, объеднйенные катоды диодов первого и объединённые катоды диодов второго управляемых ключевых элементов подключены соответственно к коллекторам первого и второго транзисторов, базы которых соединены с управляющими шинами устройства, а эмиттеры объединены и через второй источник тока подключены к общей шине. Источники инфориа14ии, принятые 80 внимание при экспертизе 1.Алексеенко А. Г. и др. Применение прецизионных аналоговых ИС. М., Советское радио, 1980, с. 193, рис. 7-25. 2., рис. 7. 2.

h-

, М

1

015

IS

-W

f

ie

J

f7

/I

f

11

32

2 2