CS203254B1

CS203254B1 - Connection for elimination of non-negligible unknown resistance of the switching element

Info

Publication number: CS203254B1
Application number: CS293376A
Authority: CS
Inventors: Ivo Brachtl
Original assignee: Ivo Brachtl
Priority date: 1976-05-03
Filing date: 1976-05-03
Publication date: 1981-02-27

Description

Vynález se týká problematiky spojování částí elektronického obvodu prostřednictvím spínacího elementu, u kterého odpor ve vodivém stavu nelze z konstrukčních, technologických či jiných důvodů snížit na přijatelnou hodnotu.The invention relates to the problem of connecting parts of an electronic circuit by means of a switching element, in which the conductive state resistance cannot be reduced to an acceptable value for structural, technological or other reasons.

. Dosud známá řešení vycházejí z požadované funkce dílčího elektronického obvodu, jehož podstatnou částí je právě zmíněný spínací element. Tento využívá ke své činnosti platnost Ohmová zákona, že totiž k danému napětí U lze pomocí odporu o hodnotě R získat požadovaný proud o velikosti U/R, kdy odpor spínacího elementu v sepnutém stavu se podílí na celkové hodnotě R tohoto odporu.. The solutions known hitherto are based on the required function of a partial electronic circuit, the essential part of which is the aforementioned switching element. It uses the Ohm's law for its operation, that for a given voltage U it is possible to obtain the required current of magnitude U / R for the given voltage U, where the resistance of the switching element in the switched state contributes to the total value R of this resistance.

Dosud jsou známa následující řešení,So far, the following solutions are known,

S hodnotou odporu spínacího elementu se cílevědomě počítá, což je možné jen za předpokladu známého a konstantního odporu spínacího elementu.The resistance value of the switching element is purposefully calculated, which is possible only under the assumption of a known and constant resistance of the switching element.

Celkový odpor R se volí tak veliký, aby odpor spínacího elementu tvořil zanedbatelnou část. Řešení není možné tehdy, je-li hodnota celkového odporu R z jistých důvodů limitována na menší hodnotu, než by bylo pro požadovanou přesnost žádoucí.The total resistance R is chosen such that the resistance of the switching element forms a negligible part. The solution is not possible if the value of total resistance R is for some reasons limited to a value less than would be desirable for the required accuracy.

Volí se taková struktura elektronického obvodu, že s pomocí shodného spínacího elementu, zapojeného v jiné části obvodu, dochází ke vzájemné kompenzaci jejich vlivu. Třetí uvedené řešení je použitelné v omezeném počtu případů například můstkové zapojení a podobně. Získání shodných spínacích elementů zpravidla vyžaduje výběr.The structure of the electronic circuit is chosen such that, with the help of the same switching element connected in another part of the circuit, their influence is mutually compensated. The third solution is applicable in a limited number of cases, for example, bridging and the like. Obtaining identical switching elements usually requires selection.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením k eliminaci nezanedbatelného neznámého odporu spínacího elementu, spínajícího proud vstupující do vstupní svorky dílčího elektronického obvodu, podle vynálezu.The above drawbacks are overcome by wiring to eliminate the considerable unknown resistance of the switching element switching the current entering the input terminal of the electronic subcircuit according to the invention.

Podstatou vynálezu je, že zdroj vstupního napětí je připojen na vstup napěťově proudového převodníku, přičemž spínací element je zapojen mezi proudový výstup napěťově proudového převodníku a vstupní svorku dílčího elektronického obvodu, jehož výstupní svorka je galvanicky spojena s referenční svorkou napěťově proudového převodníku. Dále je podle vynálezu účelné, jestliže napěťově proudový převodník je tvořen rozdílovým operačním zesilovačem, jehož oba vstupy jsou připojeny přes pasivní odporové děliče s koeficienty přenosu nejvýše rovnými jedné na vstupní napětí k vytvoření obecně různého rozdílu obojí polarity. Hrubé přepínání rozsahů výstupního proudu je pak řízeno přesouváním odbočky výstupu zpětnovazebního odporu zesilovače, připojeného na neinvertující vstup.It is an object of the invention that the input voltage source is connected to the input of the voltage / current converter, the switching element being connected between the current output of the voltage / current converter and the input terminal of a sub-electronic circuit whose output terminal is galvanically connected to the reference terminal of the voltage / current converter. Furthermore, according to the invention, it is expedient if the voltage-to-current converter is formed by a differential operational amplifier, both inputs of which are connected via passive resistive dividers with transmission coefficients at most equal to one to the input voltage to create a generally different difference of both polarities. The coarse switching of the output current ranges is then controlled by shifting the tap of the output of the feedback resistor of the amplifier connected to the non-inverting input.

S pomocí patřičně zapojeného aktivního prvku ve funkci napěťově proudového převodníku je při konstantním vstupním napětí prostřednictvím zpětné vazby dosaženo . .onstantního výstupního proudu nezávisle na odporu zátěže vně převodníku, do které výstupní proud převodníku teče. Při aplikaci tohoto zapojení je možno bez újmy na přesnost požadované funkce použít i méně kvalitního a tudíž i levnějšího spínacího prvku, jehož odpor v sepnutém stavu je nepřípustně veliký, eventuálně proměnný pro stávající řešení nepoužitelný. Zapojení podle vynálezu řeší i ty případy, kdy vhodný spínací element nebyl dosažitelný.With the aid of an appropriately connected active element in the function of the voltage-current converter, a feedback is obtained at a constant input voltage. a constant output current independent of the load resistance outside the transducer to which the transducer output current flows. When applying this wiring, it is possible to use, without prejudice to the accuracy of the required function, also a lower quality and therefore cheaper switching element, whose resistance in the closed state is unacceptably large or eventually variable for the current solution unusable. The circuit according to the invention solves even those cases where a suitable switching element was not achievable.

Vynález je blíže objasněn pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je nakresleno blokové schéma zapojení podle vynálezu a na obr. 2 je nakresleno podrobnější schéma konkrétního zapojení.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated by the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a block diagram of a circuit according to the invention;

Část dílčího elektronického obvodu 4 podle obr. 1, galvanicky spojená vodičem 5 c jednou výstupní svorkou napěťově proudového převodníku 1, má vstupní proudovou svorku 6. Tato je spojena se spínacím elementem 3, oddělujícím zmíněnou část dílčího elektronického obvodu 4 od druhé výstupní svorky aktivního napěťově proudového převodníku 1, napájeného pomocným zdrojem 7. Vstupní napěťová svorka S napěťově proudového převodníku 1 je spojena se zdrojem 2 napětí. Napětí pomocného zdroje 7 je vztaženo k referenční svorce 9.The part of the electronic circuit 4 according to FIG. 1, galvanically connected by conductor 5c to one output terminal of the voltage-current converter 1, has an input current terminal 6. This is connected to a switching element 3 separating said part of the electronic circuit 4 from the other active voltage output terminal The input voltage terminal S of the voltage converter 1 is connected to the voltage source 2. The voltage of the auxiliary power supply 7 is related to the reference terminal 9.

Na obr. 2 je schematicky znázorněna reaizace napěťově proudového převodníku 1 v zapojení, podle vynálezu, ve funkci číslicově řízeného potenciometrů s proudovým odepínatelným výstupem. Vstupní napětí vztažené proti zemi je pres odporové děliče 10, 17 s přenosem napětí a, β připojeno na vstupy 15, 18 rozdílového zesilovače 14. Je účelné, když funkci některého dě iče zastává číslicový potenciometr. Záporná zpětná vazba je zajišťována odporem 11. Z výstupu 13 rozdílového zesilovače 14 na invertující vstup 15. Neinvertující vstup 16 rozdílového zesilovače 14 je připojen na výstup 13 přes odpor 12 s odbočkou 18, jejíž poloha určuje jmenovitý výstupní proud z této odbočky tekoucí přes spínač 3 a za ním připojený obvod do referenční svorky 9.FIG. 2 shows schematically the realization of a voltage-current converter 1 in a circuit according to the invention in the function of a numerically controlled potentiometer with a current-disconnectable output. The ground-related input voltage is connected to the inputs 15, 18 of the differential amplifier 14 via a voltage divider 10, 17 with voltage transfer α, β. It is expedient if a digital potentiometer acts as a divider. The negative feedback is provided by a resistor 11. From the output 13 of the differential amplifier 14 to the inverting input 15. The non-inverting input 16 of the differential amplifier 14 is connected to the output 13 via a resistor 12 with tap 18 whose position determines the nominal output current from this tap flowing through switch 3 and the circuit connected to the reference terminal 9.

Výstupní proud tekoucí z napěťově proudového převodníku 1 přes sepnutý spínač 3 a připojený elektronický obvod 4 do referenční svorky 9 je při správné činnosti napěťově proudového převodníku určován pouze koeficientem převodu U/l a vstupním napětím zdroje 2, nezávisle na odporu spínače 3. Elektronický obvod 4 samotný je konstruován tak, že pro svoji činnost vyžaduje na svém vstupu proud, úměrný napětí vstupního napěťového zdroje 2.The output current flowing from the voltage-to-current converter 1 through the closed switch 3 and the connected electronic circuit 4 to the reference terminal 9, when the voltage-to-current converter is operating correctly, is determined only by the conversion factor U / l. is designed so that it requires a current proportional to the voltage of the input voltage source 2 for its operation.

Samotný napěťově proudový převodník může být sestaven například podle obr. 2. Je-li ekvivalentní výstupní odpor děliče ID, resp. 17 hodnoty Rl, resp. R3, hodnota odporu 11, resp. 12 R2, resp. R4, pak při platnosti R1/R2 — R3/R4 je proud tekoucí z odbočky 18 odporu 12 určen I=U (/3—aj/R4’, kde a, resp. β jsou přenosy napětí děliče 10, resp. 17 a R4’ je hodnota odporu mezi odbočkou 18 odporu 12 a výstupem 13, pokud napětí na výstupu 13 rozdílového zesilovače 14 nedosáhne maxima omezeného dynamickým rozsahem zesilovače. Tato situace nastane například při rozepnutém spínači 3, je-li tento na obvod připojen samotný — — není částí demultiplexoru.The voltage-to-current converter itself may be constructed, for example, according to FIG. 2. 17 of the Rl and resp. R3, resistance value 11, resp. 12 R2 resp. R4, then when R1 / R2 - R3 / R4 is valid, the current flowing from branch 18 of resistor 12 is determined by I = U (/ 3 — aj / R4 ', where a and β are the voltage transfers of the divider 10 and 17 and R4 respectively. 'is the resistance value between the branch 18 of the resistor 12 and the output 13 if the voltage at the output 13 of the differential amplifier 14 does not reach the maximum limited by the dynamic range of the amplifier. .

Výše popsaný číslicově řízený potenciometr s proudovým odepínatelným výstupem je vhodný pro užití v analogové výpočetní technice v souvislosti s automatickou programovou deskou. Číslicově řízený potenciometr bývá často na svém výstupu oddělován operačním zesilovačem. Použijeme-li tento zesilovač v zapojení podle vynálezu, získáme za srovnatelnou cenu navíc jednak možnost inverze znaménka nastavením přenosů napětí «, β, jednak nezávislost výstupního proudu na odporu spínacího elementu. Důsledkem toho je, že ve vybavení analogového počítače není třeba invertorů. Pro spojování lze užít víceúrovňové spojovací matice se spínacími elementy na bázi unipolárních tranzistorů bez přílišných nároků na jejich kvalitu. Uvedený typ spojovací matice je výhodný z hlediska značné úspory spínacích elementů.The above-described numerically controlled potentiometer with current switchable output is suitable for use in analog computer technology in connection with an automatic program board. The numerically controlled potentiometer is often separated at its output by an operational amplifier. If we use this amplifier in the circuit according to the invention, we obtain, at a comparable price, on the one hand, the possibility of inversion of the sign by setting the voltage transmissions «, β, and on the other hand the output current independence from the resistance of the switching element. As a result, no inverters are required in the analog computer equipment. Multi-level connecting nuts with switching elements based on unipolar transistors can be used for connection without too high quality requirements. Said connecting nut type is advantageous in view of the considerable savings of the switching elements.

Claims

A circuit for eliminating a significant unknown resistance of a switching element, switching current entering the input terminal of a sub-electronic circuit, characterized in that the input voltage source (2) is connected to the input of the voltage-current converter (1), between the current output of the voltage / current converter (1) and the input terminal of the electronic circuit (4), while the output terminal (5) of this electronic circuit (4) is galvanically connected to the reference terminal (9) of the voltage / current converter auxiliary power supply (7) connected.

OF THE INVENTION

Wiring according to claim 1, characterized in that the voltage-to-current converter (1j) consists of a differential amplifier (14), both inputs (15), (16) of which are connected via passive resistive dividers (10) and (17) to an input voltage terminal. (8), while the output of the differential amplifier (13) is connected via a resistor (11) to the inverting input (15) of the differential amplifier (14) and via a resistor (12) with a tap (18) to the non-inverting input (16) of the differential amplifier ), the branch (18) of the resistor (12) being connected to the switching element (3).