CS207979B1 - Zapojení přesného elektronického střídače - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení přesného elektronického střídače, obsahujícího dva analogové spínače.

V některých zařízeních, jako jsou například' měřicí ústředny, elektronické měřicí přístroje, některá zařízení automatizační techniky, případně v chemické instrumentaci je nutno, například za účelem převedení stejnosměrných signálů malých úrovní na signály střídavé, případně za účelem synchronního usměrnění střídavých signálů, přepínat polaritu zesílení zesilovače. K těmto účelům se používá různých střídačů, zpravidla elektronických, které jsou často uváděny rovněž pod názvy zesilovač s řízenou polaritou zesílení, vyvážený či balanční modulátor, synchronní usměrňovač, zesilovač s logicky ovládanou polaritou zesílení a podobně.

Známé elektronické střídače často obsahují diferenční operační zesilovač, v jehož zpětnovazebních obvodech se pomocí jednoho nebo častěji několika polovodičových spínačů přepojuje operační zpětnovazební síť tak, že obvod pracuje buď jako invertující zesilovač, nebo po přepnutí spínačů jako neinvertující zesilovač.

Společnou nevýhodou zmíněných elektronických střídačů, jejichž polarita zesílení je řízena pomocí polovodičových spínačů, je, že se u nich v plné míře projevují nepříznivé reálné vlastnosti polovodičových spínačů, především odpor spínačů v sepnutém stavu a závislost tohoto odporu na okolní teplotě a na přiloženém napětí. Vzhledem k zapojení těchto elektronických střídačů je prakticky odpor polovodičového spínače součástí zpětnovazební sítě operačního zesilovače, což vede při zmíněných reálných vlastnostech spínačů k nepřesnosti a nestabilitě zesílení zesilovače a tím i elektronického střídače.

Tyto nevýhody do značné míry odstraňuje zapojení přesného elektronického střídače podlďvynálezu, jehož podstatou je, že vstup prvního analogového spínače je připojen ke společnému vodiči a výstup prvního analogového spínače a výstup druhého analogového spínače jsou připojeny k výstupu zapojení, přičemž vstupem zapojení je vstup druhého analogového spínače.

Výhodou zapojení přesného elektronického střídače podle vynálezu je, že se v něm neuplatňují nepříznivé reálné vlastnosti polovodičových spínačů v sepnutém stavu, neboť odpory spínačů jsou prakticky součástí přímé větve zpětnovazební smyčky operačního zesilovače analogového spínače a velké zesílení tohoto operačního zesilovače potlačuje vliv napěťového ofsetu, časové a teplotní nestability a nelinearity konečné hodnoty odporu polovodičových spínačů v sepnutém stavu na zanedbatelnou míru.

Zapojení přesného elektronického střídače po207979 dle vynálezu je schematicky zobrazeno na výkrese.

Zapojení zahrnuje dva stejné analogové spínače la a lb, z nichž každý obsahuje operační zesilovač

2. K invertujícímu vstupu 3 operačního zesilovače 2 je přes vstupní odpor 4 připojen vstup 5 zmíněného analogového spínače 1, přes první spínač 6 výstup 7 operačního zesilovače 2 a přes sériovou kombinaci druhého spínače 8 a podélného odporu 9 rovněž výstup 7 operačního zesilovače 2. Mezi zmíněným podélným odporem 9 a druhým spínačem 8 je výstup 10 analogového spínače 1. Řidiči vstupy 11 jednotlivých spínačů 6 a 8 jsou připojeny k jim příslušným výstupům 12 řídicího obvodu 13 spínačů 6 a 8.

Vstup 5 prvního analogového spínače la je připojen ke společnému vodiči 14, neinvertující vstup 15 operačního zesilovače 2 prvního analogového spínače la je připojen ke vstupu 5 druhého analogového spínače lb a neinvertující vstup 15 operačního zesilovače 2 druhého analogového spínače lb je připojen ke společnému vodiči 14. Výstup 10 prvního analogového spínače la a výstup 10 druhého analogového spínače lb jsou připojeny k výstupu 16 zapojení a vstupem zapojení je vstup 5 druhého analogového spínače lb.

Řídicí obvod 13 spíná spínače 6 a 8 známým způsobem tak, že vždy je sepnut buď první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého analogového spínače lb, kdežto ostatní spínače 6 a 8 jsou rozpojeny, nebo je sepnut druhý spínač 8 prvního analogového spínače la a první spínač 6 druhého analogového spínače lb, kdežto ostatní spínače 6 a 8 jsou rozpojeny.

V případě, že je sepnut první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého analogového spínače lb, přičemž zbývající spínače 6 a 8 jsou rozpojeny, je výstupní napětí zapojení určeno pouze druhým analogovým spínačem lb, který se chová z hlediska svého výstupu 10 a tedy i z hlediska výstupu 16 zapojení jako obecně známý invertujicí zesilovač a jeho výstupní napětí je kde u₂ značí výstupní napětí zapojení, u_x vstupní napětí zapojení, R₃ hodnotu vstupního odporu 4 druhého analogového spínače lb a R₄ hodnotu podélného odporu 9 rovněž druhého analogového spínače lb.

V případě, že první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého analogového spínače lb jsou rozpojeny, přičemž druhý spínač 8 prvního analogového spínače la a první spínač 6 druhého analogového spínače lb jsou sepnuty, je výstupní napětí u₂ zapojení dáno pouze prvním analogovým spínačem la, který má z hlediska svého výstupu 10 a tedy i z hlediska výstupu 16 zapojení, obdobné vlastnosti jako neinvertující zesilovač s operačním zesilovačem a výstupní napětí střídače zapojeného podle vynálezu proto je . O¹ u₂ - (i + -5i) _{U) f} λ kde R[ značí hodnotu vstupního odporu 4 prvního analogového spínače la a R₂ hodnotu podélného odporu 9 rovněž prvního analogového spínače la.

Při volbě R₂ = (k — 1) R_x a R₄ = kR₃, je činnost zapojení střídače podle vynálezu obecně popsána vztahem

- kuj první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého !· analogového spínače lb sepnuty, ^u2 = ' ostatní spínače 6 a 8 rozepnuty

- kuj první spínač 6 prvního analogového spínače la a druhý spínač 8 druhého analogového spínače lb rozpojeny, ostatní spínače 6 a 8 sepnuty.

V tomto vztahu značí k zesílení elektronického střídače podle vynálezu, přičemž k > 1. Zapojení je vhodné zejména pro zesílení k = 1, poněvadž pak lze výhodně volit hodnoty odporů 4 a 9 tak, že Rj = °=, R₃ = R₄ = R, R₂ je libovolné, kďe Rznačí zvolenou hodnotu odporů 4 a 9 druhého analogového spínače lb a přesnost zesílení střídače je tedy dána pouze přesností a stabilitou odporů 4 a 9 druhého analogového spínače lb.

Elektronického střídače podle vynálezu lze s výhodou využít ve všech případech, kdy je třeba přesně přepínat polaritu zesílení zesilovače, jak je tomu například v měřicí a přístrojové technice.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení přesného elektronického střídače, zahrnujícího dva analogové spínače, z nichž každý obsahuje operační zesilovač, k jehož invertujícímu vstupu je přes vstupní odpor připojen vstup zmíněného analogového spínače, přes první spínač výstup operačního zesilovače a přes sériovou kombinaci druhého spínače a podélného odporu rovněž výstup operačního zesilovače, když mezi zmíněným podélným odporem a druhým spínačem je výstup analogového spínače a řídicí vstupy jednotlivých spínačů jsou připojeny k jim příslušným výstupům řídicího obvodu, vyznačující se tím, že vstup (5) prvního analogového spínače (la) je připojen ke společnému vodiči (14), neinvertující vstup (15) operačního zesilovače (2) prvního analogového spínače (la) je připojen ke vstupu (5) druhého analogového spínače (lb), neinvertující vstup (15) operačního zesilovače (2) druhého analogového spínače (lb) je připojen ke společnému vodiči (14) a výstup (10) prvního analogového spínače (la) a výstup (10) druhého analogového spínače (lb) jsou připojeny k výstupu (16) zapojení, přičemž vstupem zapojení je vstup (5) druhého analogového spínače (lb).