RU2699581C2 - Controlled switch of voltages carrying information - Google Patents
Controlled switch of voltages carrying information Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699581C2 RU2699581C2 RU2017140636A RU2017140636A RU2699581C2 RU 2699581 C2 RU2699581 C2 RU 2699581C2 RU 2017140636 A RU2017140636 A RU 2017140636A RU 2017140636 A RU2017140636 A RU 2017140636A RU 2699581 C2 RU2699581 C2 RU 2699581C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- voltage
- operational amplifier
- input
- control
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
Abstract
Description
Изобретение относится к информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике. Оно может быть использовано, в частности, для коммутации аналоговых напряжений, несущих информацию, в устройствах контроля, измерения, управления или исследования.The invention relates to information technology, automation and industrial electronics. It can be used, in particular, for switching analog voltages that carry information in control, measurement, control or research devices.
Известен детектор на транзисторном ключе (Груздев С.В., Прошин Е.М. Импульсная тензометрия. - М.: Энергия, 1976, рис. 32 на стр. 45), содержащий последовательно соединённые входной резистор, ключ на двух компенсированных транзисторах и конденсатор, а также трансформатор, один из выводов вторичной обмотки которого соединен с общим выводом коллекторов двух транзисторов, а другой - с общим выводом, баз двух транзисторов, на первичную обмотку трансформатора подается сигнал управления.A known detector with a transistor key (Gruzdev S.V., Proshin E.M. Pulse tensometry. - M .: Energy, 1976, Fig. 32 on page 45), containing a series-connected input resistor, a key on two compensated transistors and a capacitor and also a transformer, one of the terminals of the secondary winding of which is connected to the common output of the collectors of two transistors, and the other to the common output of the bases of two transistors, a control signal is supplied to the primary winding of the transformer.
Недостатком его является отсутствие возможности поддержания транзисторного ключа в замкнутом состоянии продолжительное время. Это связано с наличием трансформатора в цепи управления транзисторами. Трансформатор не трансформирует постоянные напряжения. А трансформация длительных неизменяющихся напряжений приводит к таким большим габаритным размерам и весу трансформатора, что он становится конструктивно несовместимым с остальной схемой и с элементами изделия.Its disadvantage is the inability to maintain the transistor switch in a closed state for a long time. This is due to the presence of a transformer in the transistor control circuit. The transformer does not transform constant voltages. And the transformation of long-term unchanging voltages leads to such large overall dimensions and weight of the transformer that it becomes structurally incompatible with the rest of the circuit and with the elements of the product.
Известна измерительная схема моста узкого диапазона (Малиновский В.Н. Цифровые мосты. - М.: Энергия, 1976, рис. 3-7, стр. 106), содержащая четырёхплечий мост, две клеммы для подключения формирователя питающего напряжения моста и требующееся число параллельно включенных цепей из последовательно соединённых резистора и ключа, эти цепи включаются параллельно резистору плеча с уравновешивающими элементами мостовой цепи.A known measuring circuit of a narrow-range bridge (VN Malinovsky Digital bridges. - M .: Energia, 1976, Fig. 3-7, p. 106), containing a four-arm bridge, two terminals for connecting a bridge voltage driver and the required number in parallel connected circuits from a series-connected resistor and a key, these circuits are connected parallel to the shoulder resistor with balancing elements of the bridge circuit.
Недостатком ее является понижение точности измерения из-за
составляющих погрешности от реального прямого сопротивления ключа
(сопротивления ключа в замкнутом состоянии), от реального обратного
сопротивления ключа (сопротивления ключа в разомкнутом состоянии), и от
остаточного напряжения ключа (напряжение на ключе в замкнутом
состоянии).Its disadvantage is a decrease in measurement accuracy due to
component errors from the real direct resistance of the key
(resistance of the key in the closed state), from the real reverse
key resistance (key resistance in open state), and from
residual voltage of the key (voltage on the key in the closed
condition).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию (Патент РФ №2610298 Управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию / Г.И. Передельский, Бюл. №4, 2017).The closest in technical essence and the achieved result is a managed voltage switch that carries information selected as a prototype (RF Patent No. 2610298 Managed voltage switch that carries information / G.I. Peredelsky, Bull. No. 4, 2017).
Управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию, содержащий источник входного напряжения, операционный усилитель, два управляемых ключа резистор нагрузки, два источника постоянного напряжения положительной и отрицательной полярности, и формирователь управляющих напряжений, общие шины трёх последних блоков и источника входного напряжения заземлены, выход последнего соединён с неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход соединён с его выходом и образует выход управляемого коммутатора, резистор нагрузки включён между этим выходом и «землёй», вывод операционного усилителя для подключения положительного питающего напряжения через первый управляемый ключ соединён с выходом первого источника питающего напряжения, а вывод для подключения отрицательного питающего напряжения через второй управляющий ключ с выходом второго источника, два выхода формирователя управляющих напряжений соединены соответственно с управляющими входами двух управляемых ключей, на вход этого формирователя поступает напряжение управления. A controlled voltage switch that carries information containing an input voltage source, an operational amplifier, two controlled keys a load resistor, two positive and negative polarity constant voltage sources, and a control voltage driver, the common buses of the last three units and the input voltage source are grounded, the output of the latter is connected to non-inverting input of the operational amplifier, the inverting input is connected to its output and forms the output of a managed switch, a load resistor is connected between this output and ground, the output of the operational amplifier for connecting the positive supply voltage through the first controlled key is connected to the output of the first supply voltage source, and the output for connecting the negative supply voltage through the second control key with the output of the second source, two outputs of the control voltage generator connected respectively to the control inputs of two controlled keys, the control voltage is applied to the input of this driver.
Недостатком его является ошибка преобразования, связанная с реальным конечным значением коэффициента усиления операционного усилителя. Идеальный (без ошибки) коэффициент передачи управляемого коммутатора равен единицеIts disadvantage is a conversion error associated with the real final value of the gain of the operational amplifier. The ideal (no error) transmission coefficient of the managed switch is one
kпи =1. (1)k pi = 1. (one)
Реальный коэффициент передачи:Actual gear ratio:
kп=К/ (К+1), (2)k p = K / (K + 1), (2)
где К – коэффициент усиления операционного усилителя. where K is the gain of the operational amplifier.
При К 1. При реальном конечном значении К следует найти возможность для приближения значения к единице и тем самым уменьшения ошибки преобразования.At
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в уменьшении ошибки, связанной с реальным конечным значением коэффициента усиления операционного усилителя, т.е. при конечном значении этого коэффициента найти возможность для увеличения значения коэффициента передачи управляемого коммутатора и приближения этого коэффициента к единице. The problem to which the invention is directed, is to reduce the error associated with the real final value of the gain of the operational amplifier, i.e. at the final value of this coefficient, find the opportunity to increase the transmission coefficient of the managed switch and bring this coefficient closer to unity.
Это достигается тем, что в управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию, содержащий источник входного напряжения, операционный усилитель, резистор нагрузки, два управляемых ключа, источник постоянного положительного напряжения, источник постоянного отрицательного напряжения и формирователь управляющих напряжений, общая шина источника входного напряжения заземлена, а выход соединён с иеинвертирующим входом операционного усилителя, первый вывод резистора нагрузки и общие шины формирователя управляющих напряжений и двух источников постоянного напряжения заземлены, два вывода резистора нагрузки образуют выход управляемого коммутатора напряжений, несущих информацию, первый управляемый ключ включён между выводом операционного усилителя для подключения положительного питающего напряжения и выходом источника постоянного положительного напряжения, второй управляемый ключ включён между выводом операционного усилителя для подключения отрицательного питающего напряжения и выходом источника постоянного отрицательного напряжения, управляющий вход первого управляемого ключа соединён с первым выходом формирователя управляющих напряжений, второй выход этого формирователя соединён с управляющим входом второго управляемого ключа, на вход формирователя управляющих напряжений подаются управляющие сигналы, введён дополнительный операционный усилитель и изменено соединение элементов, неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя соединён выходом имеющегося операционного усилителя, инвертирующий вход последнего соединён с инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя и их общий вывод соединён с выходом дополнительного операционного усилителя и с незаземлённым выводом имеющегося резистора нагрузки, вывод дополнительного операционного усилителя для подключения положительного питающего напряжения соединён с общим выводом первого управляемого ключа и выводом имеющегося операционного усилителя для подключения положительного питающего напряжения, вывод дополнительного операционного усилителя для подключения отрицательного питающего напряжения соединён с общим выводом второго управляемого ключа и выводом имеющегося операционного усилителя для подключения отрицательного питающего напряжения.This is achieved by the fact that in a managed voltage switch that carries information containing an input voltage source, an operational amplifier, a load resistor, two controlled keys, a constant positive voltage source, a constant negative voltage source and a control voltage driver, the common input voltage source bus is grounded, and the output is connected to the inverting input of the operational amplifier, the first output of the load resistor and the common buses of the driver of the control voltage and two DC voltage grounded, two terminals of the load resistor form the output of the managed voltage switch, carrying information, the first managed key is connected between the output of the operational amplifier to connect the positive supply voltage and the output of the constant positive voltage source, the second managed key is connected between the output of the operational amplifier to connect the negative power voltage and the output of a source of constant negative voltage, the control input of the first of the controlled key is connected to the first output of the driver of the control voltage, the second output of this driver is connected to the control input of the second controlled key, the control signals are supplied to the input of the driver of the control voltage, an additional operational amplifier is introduced and the connection of elements is changed, the non-inverting input of the additional operational amplifier is connected to the output of the existing operational amplifier, the inverting input of the latter is connected to the inverting input of an additional operation The amplifier and their common output are connected to the output of the additional operational amplifier and to the ungrounded output of the existing load resistor, the output of the additional operational amplifier to connect the positive supply voltage is connected to the common output of the first controlled key and the output of the available operational amplifier to connect the positive supply voltage, the output of the additional operational an amplifier for connecting a negative supply voltage is connected to the common terminal of the second directs a key and the existing terminal of the operational amplifier to connect the negative supply voltage.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1). The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1).
Управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию, включает в себя источник 1 входного напряжения, общая шина которого заземлена, а выход соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя 2. Инвертирующий вход его соединён с общим выводом инвертирующего входа и выхода второго операционного усилителя 3. Выводы для положительного питающего постоянного напряжения обоих операционных усилителей через управляемый ключ 4 соединены с выходом первого источника 5 положительного постоянного питающего напряжения. Общая шина этого источника заземлена. Управляющий вход ключа 4 соединён с первым выходом формирователя 6 управляющих напряжений для электронных ключей, общая шина которого заземлена, а на вход подается напряжение управления еу. Выводы для отрицательного питающего постоянного напряжения обоих операционных усилителей через управляемый ключ 7 соединены с выходом второго источника 8 отрицательного постоянного питающего напряжения. Общая шина его заземлена. Управляющий вход ключа 7 соединён со вторым выходом формирователя 6 управляющих напряжений для электронных ключей. Выход второго операционного усилителя 3 подключён к первому выводу резистора 9, общий вывод которых образует выход коммутатора uвых. Второй вывод резистора 9 нагрузки заземлён.The managed switch of the voltage carrying the information includes an
При отсутствии напряжения управления (еу=0) управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию, соответствует разомкнутому состоянию. На управляемые ключи 4 и 7 с выхода формирователя 6 управляющие напряжения не подаются, и они разомкнуты. Питающие постоянные напряжения с источников 5 и 8 на операционные усилители 2 и 3 не подаются, и они находятся в неработающем состоянии. Тогда выходное напряжение управляемого коммутатора отсутствует (uвых=0).In the absence of control voltage (e y = 0), the controlled commutator of voltages carrying information corresponds to an open state. To the controlled keys 4 and 7 from the output of the
Управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию, работает следующим образом. При воздействии напряжения управления (еу 0) с выходов формирователя 6 на входы управляемых ключей 4 и 7 поступают напряжения, которые переводят эти ключи в проводящее состояние. Тогда на операционные усилители 2 и 3 поступают положительное и отрицательное питающие постоянные напряжения от источников 5 и 8, и они переходят в работающее состояние. Собранный на них неинвертирующий повторитель напряжения повторяет по форме и амплитуде напряжение с выхода источника 1 входного напряжения и создаёт его на выходе управляемого коммутатора напряжений, несущих информацию. При этом отсутствуют ограничения по длительности сигнала источника 1входного напряжения и соответственно выходного напряжения (uвых) коммутатора напряжений, несущих информацию.The managed switch voltage, carrying information, operates as follows. When exposed to control voltage (e y 0) from the outputs of the
Коэффициент передачи управляемого коммутатора напряжений (фиг.1) определяется выражениемThe transmission coefficient of the managed voltage switch (figure 1) is determined by the expression
kп =К1К2/(К1К2+1), (3) k p = K 1 K 2 / (K 1 K 2 +1), (3)
где К1,К2 – коэффициент усиления первого и второго операционных усилителей 2 и 3 соответственно.where K 1 , K 2 - gain of the first and second
С учётом больших значений коэффициентов усиления и, в частности, одинаковых операционных усилителей в рассматриваемой схеме и в прототипе можно записатьGiven the large values of the gain and, in particular, the same operational amplifiers in this circuit and in the prototype can be written
К1=К2=К (4)K 1 = K 2 = K (four)
Тогда коэффициент передачи рассматриваемой схемы (фиг.1) больше коэффициента передачи прототипаThen the transfer coefficient of the considered circuit (figure 1) is greater than the transfer coefficient of the prototype
К1К2/(К1К2+1)К/(К+1), (5)K 1 K 2 / (K 1 K 2 +1) K / (K + 1), (5)
из-за наличия К2.due to the presence of K 2 .
Если управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию, находится в непроводящем состоянии, то резистор 9 нагрузки шунтируется его обратным сопротивлением. Это обратное сопротивление в основном определяется двумя параллельно соединёнными сопротивлениями. Первое из них состоит из обратного сопротивления управляемого ключа 4 и последовательно соединённых сопротивлений нескольких p-n переходов в непроводящем состоянии транзисторов операционных усилителей. Второе сопротивление - это тоже последовательно соединенные обратное сопротивление управляемого ключа 7 и сопротивление нескольких р-n переходов в непроводящем состоянии транзисторов операционных усилителей. Если использовать операционные усилители с полевыми транзисторами на входах, то по существу исключается сопротивление части р-n переходов в непроводящем состоянии транзисторов, связанных этими входами. В общем случае обратное сопротивление рассматриваемого управляемого коммутатора (фиг.1) и обратное сопротивление прототипа имеют сопоставимые значения. В данном случае в рассматриваемом состоянии обратное сопротивление управляемого коммутатора не имеет существенного отрицательного значения, т.к. uвых=0, а также значение сопротивления резистора 9 обычно много меньше значения обратного сопротивления.If the managed switch voltage, carrying information, is in a non-conductive state, then the
Таким образом, управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию, позволяет уменьшить ошибку, связанную с реальным конечным значением коэффициента усиления операционного усилителя. При конечном значении этого коэффициента найдена возможность для увеличения коэффициента передачи рассмотренного коммутатора и приближения его к идеальному значению – к единице.Thus, the managed switch voltage, carrying information, can reduce the error associated with the actual final value of the gain of the operational amplifier. With the final value of this coefficient, it was found possible to increase the transfer coefficient of the considered switch and bring it closer to the ideal value - to unity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140636A RU2699581C2 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Controlled switch of voltages carrying information |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140636A RU2699581C2 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Controlled switch of voltages carrying information |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017140636A3 RU2017140636A3 (en) | 2019-05-22 |
RU2017140636A RU2017140636A (en) | 2019-05-22 |
RU2699581C2 true RU2699581C2 (en) | 2019-09-06 |
Family
ID=66636069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017140636A RU2699581C2 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Controlled switch of voltages carrying information |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2699581C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040008070A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-01-15 | Hirofumi Abe | Clamp circuit |
RU2345480C1 (en) * | 2007-08-07 | 2009-01-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Voltage switch |
US20150098532A1 (en) * | 2013-10-04 | 2015-04-09 | Qualcomm Incorporated | Adaptive lna operation for shared lna receiver for carrier aggregation |
RU2610298C1 (en) * | 2015-08-17 | 2017-02-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Controlled switch of voltages carrying information |
-
2017
- 2017-11-22 RU RU2017140636A patent/RU2699581C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040008070A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-01-15 | Hirofumi Abe | Clamp circuit |
RU2345480C1 (en) * | 2007-08-07 | 2009-01-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Voltage switch |
US20150098532A1 (en) * | 2013-10-04 | 2015-04-09 | Qualcomm Incorporated | Adaptive lna operation for shared lna receiver for carrier aggregation |
RU2610298C1 (en) * | 2015-08-17 | 2017-02-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Controlled switch of voltages carrying information |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017140636A3 (en) | 2019-05-22 |
RU2017140636A (en) | 2019-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10826523B2 (en) | Analog-to-digital converter, measurement arrangement and method for analog-to-digital conversion | |
KR102549745B1 (en) | Voltage comparator, voltage comparation method of the same, and reset method of the same | |
CN108736849B (en) | Low offset current sense amplifier | |
Misurec et al. | Schmitt trigger with controllable hysteresis using current conveyors | |
RU2610298C1 (en) | Controlled switch of voltages carrying information | |
CN209994363U (en) | Circuit and voltage-time converter circuit | |
KR0161512B1 (en) | Integrator circuit | |
RU2699581C2 (en) | Controlled switch of voltages carrying information | |
GB2261092A (en) | MOSFET analog multiplier | |
RU2602368C1 (en) | Controlled switch of electric circuit elements | |
RU2510571C1 (en) | Controlled circuit element switch | |
RU2660601C1 (en) | Controlled switch of electric circuit elements | |
RU2628994C1 (en) | Controlled mains element switch | |
CN208860942U (en) | Integrated circuit and Hall sensor integrated circuit | |
RU170159U1 (en) | Hardware implementation of an artificial neuron | |
RU2447412C2 (en) | Temperature measuring device | |
RU2693291C1 (en) | Sampling and storage device | |
RU175892U1 (en) | ANALOGUE REMEMBERING DEVICE | |
CN219224963U (en) | Electronic load simulation device and electronic load simulation system | |
RU184807U1 (en) | ELECTRICALLY DISCONNECTED CURRENT SIGNAL CONVERTER TO VOLTAGE USING GENERAL APPLICATION OPTRONS | |
KR100259337B1 (en) | Simulated floating inductor | |
US20230266371A1 (en) | Impedance measurement | |
RU2580039C1 (en) | Sample and hold device | |
CN112965003A (en) | Power supply aging load circuit | |
Peredelskiy et al. | Controlled Switch on the Operational Amplifier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191123 |