SU1480111A1 - Аналоговый переключатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации, модул ции и преобразовани  сигналов. Целью изобретени   вл етс  расширение динамического диапазона изменени  уровн  входного сигнала, при котором обеспечиваетс  линейность передаточной характеристики, и расширение функциональных возможностей переключател . Дл  достижени  поставленной цели в переключатель, содержащий первый дифференциальный усилитель 1, первый 3 и второй 4 резисторы, четыре ключа 10-13 и первый усилитель мощности 15, дополнительно введены второй операционный усилитель 2, п ть резисторов 5-9 и второй усилитель мощности 16. За счет симметрировани  выходных цепей, нагрузок и цепей обратных св зей операционных усилителей в любом положении переключател  на выходе первого операционного усилител  всегда подключен один из двух усилителей мощности, имеющих равные нелинейности передаточных характеристик и охваченных общей обратной св зью. При этом также осуществл етс  переключение аналогового сигнала между одной входной клеммой и двум  выходными, чем достигаетс  расширение функциональных возможностей устройства. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации, модул ции и преобразовани  сигналов.

Цель изобретени  - расширение динамического диапазона изменени  уровн  входного сигнала, при котором обеспечиваетс  линейность передаточной характеристики, и расширение функциональных возможностей переключател  путем введени  второго операционного усилител , второго усилител  мощности и п ти резисторов и за счет симметрировани  выходных цепей, нагрузок и цепей обратных св зей операционных усилителей, благодар  чему в любом из положений переключател  на выход первого операционного усилител  подключаетс  один из двух усилителей мощности, которые имеют равные нелинейности вольт-амперных характеристик и охвачены общей обратной св зью. При этом также осуществл етс  переключение аналогового сигнала между одной входной клеммой и двум  выходными, чем достигаетс  расширение функциональных возможностей переключател  .

На чертеже приведена функциональ- на  схема аналогового переключател . Аналоговый переключатель содержит два операционных усилител  1 и 2, семь резисторов 3-9, четыре ключа 10- 13, управл ющие входы которых подключены к управл ющей клемме 14, и два усилител  15 и 16 мощности, выходы которых соединены соответственно с. первой и второй выходными клеммами 17 и 18 устройства. При этом входна  клемма 19 соединена с неинвертирующим входом операционного усилител  1, выход которого подключен к первому |Выводу первого резистора 3 и входам первого 10 и второго 11 ключей. Об- ,ща  шина 20 соединена с неинвертирую- щим входом второго операционного усилител  2, выход которого подключен к первому выводу второго резистора 4 и входам третьего 12 и четвертого 13 ключей. Вторые выводы резисторов 3 и 4 соединены между собой и с инвертирующим входом операционного усилител  2. Выход ключа 10 соединен с первыми выводами третьего и п того резисторов Ь и 7 и входом первого усилител  мощности, выход которого подютн н н к парному выводу шестого ррзиг . Выход ключа 11 соединен

Q 5 0 5

0 5 0 5

5

с первым и вторым выводами четвертого и третьего резисторов 6 и 5, а также с входом второго усипител  16 мощности, выход которого подключен к первому выводу седьмого резистора 9. Вторые выводы резисторов 8 и 9 соеди иены между собой и с инвертирующим входом операционного усилител  1, Выходы ключей 12 и 13 соединены с вторыми выводами резисторов 6 и 7.

Аналоговый переключатель работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на управл ющей клемме 14 аналогового переключател  контакты первого 10 и третьего 12 ключей нормально замкнуты, а контакты второго 11 и четвертого 13 ключей нормально разомкнуты, что обеспечивает подключение к первой выходной клемме 17 через первый усилитель 15 мощности сигнала с выхода первого операционного усилител  1 и подключение к второй выходной клемме 18 через второй усилитель 16 мощности сигнала с точки соединени  резисторов 5 и 6 делител , включенного между выходами обоих операционных усилителей. Операционный усилитель 1 с делителем из равных по величине резисторов 8 и 9 образует схему неинвертирующего усилител  с коэффициентом усилени , равным двум. При этом на входной клемме 19 устанавливаетс  напр жение UBx, на выходе операционного усилител  1 - 2U84+ Ди, на выходной клемме 17 - 2UBX , где Ugx - входное напр жение, Ди«л падение напр жени  на ключе.

Операционный усилитель 2 с операционным усилителем 1 и делителем из равных по величине резисторов 3 и 4 образует схему инвертирующего усилител  с тем же коэффициентом усилени , у которого в точке соединени  резисторов устанавливаетс  нулевой потенциал , а напр жение на выходе операционного усилител  2 устанавливаетс  равным 2U 5;( + ЛИ кл со знаком, обратным входному сигналу. При идентичных параметрах ключей 10 и 12 в точке соединени  равных по величине резисторов 5 и 6 устанавливаетс  нулевой потенциал, который через усилитель 16 мощности поступает на вторую выходную клемму 18. В случае изменени  неличины падени  напр жени  на ключах 10 и 12 или изменени  уровн  на- ч птншо гмешени  усилителей 15 и 16

мопнос ги под о «jictii- : нием нес абили- эируюши:- фль:орпр (кагфимефs. температуры ) происходит изменение выходного сигнала операционного усилител  1 на величину, обеспечивающую сохранение прежнего уровн  сигнала на первой выходной клемме 17. Это выполн етс  благодар  действию цепи обратной св зи между инвертирующим входом операционного усилител  1 и средней точкой делител  из резисторов 8 и 9. Одновременно происходит равное изменение выходного сигнала с операционного усилител  2, сохран ющее нулевой уровень на второй выходной клемме 18 за счет действи  цепи обратной св зи между инвертирующим входом операционного усилител  2 и средней точкой делител  из резисторов 3 и А. При поступлении сигнала на управл ющую клемму 14 переключател  контакты ключей 10 и 12 размыкаютс , а контакты ключей 11 и 13 замыкаютс , что обеспечивает подключение к выходам операционных усилителей делител  из резисторов 5 и 7. Теперь в точке соединени  равных резисторов 5 и 7 устанавливаетс  нулевой потенциал, поступающий уже на первую выходную клемму 17. Сигнал с выхода операционного усилител  1, равный значению 2UB, , через ключ 11 и усилитель 16 мощности поступает на вторую выходную клемму 18, т.е. произошло переключение удвоенного входного сигнала с первой выходной клеммы на вторую при сохранении уровн  напр жени , равного входному сигналу, в точке соединени  резисторов 8 и 9 и нулевого уровн  в точке соединени  резисторов 3 и 4. Посто нство уровней напр жени  в симметричных цеп х обратных св зей обоих операционных усилителей, имеющих посто нную нагрузку на своих выходах, при идентичных параметрах ключей, усилителей мощности и равенстве внешних нагрузок на выходных клеммах переключател  обеспечивает равенство переходных процессов на выходах и повышенное быстродействие переключател . Ограничени  динамического диапазона изменени  входного сигнала, при котором обеспечиваетс  линейность модул ционной характеристики, здесь не происходит , так как в любом из положений переключател  на выход первого операционного усилител  включаетс  один из двух усилителей мощности, имеющих

10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

равные нелинейности вольт-амперных характеристик и охваченных общей об- ратной св зью с точки соединени  резисторов 8 и 9.

Таким образом, предлагаемый аналоговый переключатель по сравнению с прототипом за счет симметричности схемы обладает расширенным динамическим диапазоном изменени  входного сигнала, при котором обеспечиваетс  линейность модул ционной характеристики , и благодар  приобретенному свойству переключени  аналогового сигнала между одной входной клеммой и двум  выходными обладает более широкой областью применени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Аналоговый переключатель, содержащий первый операционный усилитель, первый и второй резисторы, четыре ключа, управл ющие входы которых подключены к управл ющей клемме; первый усилитель мощности, выход которого соединен с первой выходной клеммой устройства, отличающийс  тем, что, с целью расширени  динамического диапазона изменени  уровн  входного сигнала, при котором обеспечиваетс  линейность передаточной характеристики , и расширени  функциональных возможностей, введены второй операционный усилитель, п ть резисторов , второй усилитель мощности, причем входна  клемма соединена с неинвертирующим входом первого операционного усилител , выход которого подключен к первому выводу первого резистора и входам первого и второго ключей, контакты которых сооответст- венно нормально замкнуты и нормально разомкнуты, обща  шина соединена с неинвертирующим входом второго операционного усилител , выход которого подключен к первому выводу второго резистора и входам третьего и четвер- того ключей, контакты которых соответственно нормально замкнуты и нормально разомкнуты, вторые выводы первого и второго резисторов соединены между собой и с инвертирующим входом второго операционного усилител , выход первого ключа соединен с первыми выводами третьего и п того резисторов и входом первого усилител  мощности , выход которого подключен к первому выводу шестого резистора,

   о

   выход второго ключа соединен с пер-ды шестого и седьмого резисторов соевым и вторым выводами соответственнодинены между собой и с инвертирующим четвертого и третьего резисторов, авходом первого операционного усили- также с входом второго усилител  мощ-тел , выходы третьего и четвертого ности, выход которого подключен кключей соединены с вторыми выводами второй выходной клемме и первому вы-соответственно четвертого и п того воду седьмого резистора, вторые выво-резисторов.