SU1525894A1 - Многоканальный коммутатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в системах сбора, обработки и преобразовани  аналоговой информации. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  путем увеличени  частоты коммутации. Многоканальный коммутатор содержит в каждом канале п ть резисторов 1 - 5, операционный усилитель 6 и два аналоговых переключающих ключа 7 и 8, управл ющие входы которых подключены к шине 9 включени  канала. На чертеже также показана шина 10 нулевого потенциала, выходна  шина 11 коммутатора, шина 12 канала, переключающий ключ 13. Предложенный аналоговый коммутатор, по сравнению с известным, в результате введени  в каждый канал третьего аналогового ключа с соответствующими св з ми обеспечивает большее быстродействие, в частности повышение допустимой частоты коммутации каналов при сохранении высокой точности передачи выходных аналоговых сигналов в широком диапазоне амплитуд одновременно с их инвертированием и нормированием по уровню. 1 ил.

Description

СП ю ел

00

со 4;

управл ющие входы которых подключены к шине 9 включени  канала,, На чертеже также показана шина 10 нулевого потенциала, выходна  шина 11 коммутатора , шина 12 канала, переключающий ключ 13. Предложенный аналоговый коммутатор, по сравнению с известным , в результате введени  в каждый канал третьего аналогового ключа

с соответствующими св з ми обеспечивает большее быстродействие, в частности повьпиение допустимой частоты коммутации каналов при сохранении высокой точности передачи выходных аналоговых сигналов в широком диапазоне амплитуд одновременно с их инвертированием и нормированием по уровню. 1 ил„

Изобретение относитс  к аналого- вой измерительной технике и автоматике и предназначено дл  использовани  в системах сбора, обработки и преобразовани  аналоговой информации

Цель изобретени  - повышение бы- стродействи  путем увеличени  частоты коммутации о

На чертеже приведена функциональ- на  схема устройства дл  двух каналов ,

Многоканальный коммутатор содержи в каждом канале п ть резисторов 1-5, операционный усилитель 6 и два аналоговых переключающих ключа 7 и 8, управл юпще входы которых подключены к шине 9 включени  канала, аналоговый вход первого ключа 7 - к первым вьшодам первого 1 и второго 2 резисторов , аналоговый вход второго ключа 8 - к выходу операционного усили- тел  6, размыкающий выход первого ключа 7 - к инвертирующему входу операционного усилител  6, размыкающий выход второго ключа 8 - к второму выводу второго резистора 2 и к перво- му выводу третьего резистора 3, за- мыкаю1ций выход первого ключа 7 - к второму выводу третьего резистора 3, к неинвертирующему входу операционного усилител  6и к шине 10 нуле- вого потенциала, замыкающий выход второго ключа 8 - к выходной шине 11 коммутатора и к первому вьшоду четвертого резистора 4, второй вьшод которого соединен с первым выводом п того резистора 5, Второй вьшод последнего соединен с входной шиной 12 канала.

В каждый канал коммутатора дополнительно введен третий аналого- вый переключающий ключ 13, управл - ЮШ.ИЙ вход которого подключен к шине 9 включени  канала, размыкающий вькод - к шине 10 нулевого

потенциала, замыкающий выход - к инвертирующему входу операционного усилител  6, а аналоговый вход - к первому выводу п того резистора 5, второй вьтод которого соединен с вторым вьшодом первого резистора 1 .

Многоканальный коммутатор работает следующим образом.

На шину 9 включени  выбранного канала, например, первого, поступает сигнал включени  канала единичным уровнем, под действием которого ключи 7, 8, 13 переключаютс  в состо ние , при котором их аналоговый вход соединен с замыкающим выходом. Входной аналоговый сигнал поступает с входной шины 12 первого канала на инвертирующий вход операционного услител  6 первого канала через резистор 5 и ключ 13. Выход операционног усилител  6 первого канала подключаетс  на выходную шину 11 через ключ 8 первого канала. Обратна  св  операционного усилител  6 первого канала замьшаетс  с выходной шины 1 через резистор 4 и ключ 13 Ключем 7 первого кангша резистор 1 подключаетс  между входной шиной 12 первого канала и шиной 10 нулевого потенциала.

На шине 9 включени  второго канала сигнал включени  отсутствует. При этом его ключи 7, 8, 13 наход тс  в исходном состо нии, когда их аналоговый вход соединен с выходом . Входной аналоговый сигнал поступает с входной шины 12 второго канала на инвертирующий вход операционного усилител  6 второго канала через резистор 1 и ключ 7 второго канала о Обратна  св зь с выхода операционного усилител  6 второго канала замыкаетс  через ключ 8 и резистор 2 второго канала.

515

Ключом 13 второго канала резистор 5 подключаетс  между входной шиной 12 второго канала и шиной 1 нулевого потенциала, а резистор 4 второго канала - между выходной шиной 11 и шиной 10 нулевого потенциала

Таким образом, на вькодную шину 1 передаетс  сигнал выбранного канала (в данном случае первого) с инверти- рованиемо При этом, так как обратна  св зь в операционном усилителе данного канала подключена непосредственно с выходной шины 11 коммутатора , сопротивление замкнутого ключа 8 и его температурные и временные изменени  не внос т дополнительной погрешности коммутации Токи утечки отключенных от выходной шины 11 аналоговых ключей 8 также практически не внос т погрешности в передачу коммутируемого сигнала, так как замыкаютс  через маленькое выходное со- противление коммутатора R6+R8 Кб

выходное сопротивление коммутатора;

выходное сопротивление операционного усилител  6; сопротивление открытого ключа 8;

коэффициент усилени  операционного усилител  6 без обратной св зио

Входное сопротивление R12 каждого канала определ етс  параллельным включением резисторов 1 и 5 и равно R5-R1

R11

где R11 R6 R8 Кб

R12

R5+R1

U11 где R5 и R1 - сопротивлени  резисторов 5 и 1.

Напр жение на выходе коммутатора равно

RS

где U12 - напр жение на входе подключаемого канала; R4 и R5- сопротивление р езисторов 4 и 5 подключаемого канала

В предлагаемом коммутаторе погрешности комь утации входного сигнал определ ютс  в основном параметрами используемых операционных усилителе и степенью согласовани  температурных коэффициентов резисторов 4 и 5

Дл  правильной работы сопротивлени  резисторов 5 и 1 в каждом канале , сопротивлени  резисторов 4 и 2

0

5

5

0

5

где

R3

R3 - R4 - RH п 0

во всех каналах выбираютс  равными. Сопротивление резистора 3 выбираетс  из выражени 

R4 RH

R4+RHTri-T)

сопротивление резистора 3; сопротивление резистора 4; сопротивление нагрузки, подключенной к выходной шине

11;

количество каналов коммутатора .

При этом перепад напр жени  на выходе операционного усилител  во включенном и выключенном состо ни х канала минимален, чем обеспечиваютс  минимальное врем  его установлени  при включении и выключении канала и, соответственно, максимальна  допустима  частота коммутации каналов в произвольной последовательности„

Допустимый диапазон входных сигналов по напр жению не зависит от типа используемого операционного усилител  и определ етс  только величиной отношений резисторов 5 и 4 о С помощью изменени  величины резистора 5 осуществл етс  также приведение разноуровневых входных сигналов каналов к уровню выходного сигнала коммутатора.

Дл  защиты операционньк усилителей каналов от перегрузки между их входами включаютс  два встречно включенных диода, если они отсутствуют в схеме самого операционного усилител .

Q Предлагаемый многоканальный аналоговый коммутатор по сравнению с известным за счет введени  в каждьй канал третьего аналогового переключающего ключа с соответствующими

е св з ми обеспечивает большее быстродействие , а именно, повьшхение допустимой частоты коммутации каналов при сохранении высокой точности передачи входных аналоговых сигналов в

Q широком диапазоне амплитуд одновременно с их инвертированием и нормированием по уровнЮо

55

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Многоканальньй коммутатор, содержащий в каждом канале п ть резисторов , операционный усилитель и два аналоговых переключающих ключа.

   управл ющие входы которых подключены к шине включени  канала, аналоговый вход первого ключа - к первым выводам первого и второго резисторов аналоговый вход второго ключа - к выходу операционного уенпител , размыкающий выход первого ключа - к инвертирующему входу операционного усилител , размыкающий выход второго ключа - к второ1 |у выводу второго резистора и к первому выводу третьего резистора, замыкающий выход первого ключа - к второму выводу третьего резистора, к неинвертирующему входу операционного усилител  и к шине нулевого потенциала, замыкающий выход второго ключа - к выходной шине коммутатора и к первому выводу четвертоРедактор И. Касарда

   Техред Л. Олийнык

   Заказ 7242/54 Тираж 884Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

   го резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом п того резистора , второй вывод которого соединен с входной шиной канала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  путем увеличени  частоты коммутации в каждый , канал дополнительно введен третий аналоговый переключающий ключ, управл - кщий вход которого подключен к шине включени  канала, размыкающий выход - к шине нулевого потенциала, замыкающий выход- к инвертирующему входу

   операционного усилител , а аналоговый вход - к первому вьшоду п того резистора, второй вьтод которого соединен с вторым вьгаодом первого резистора .

   Корр ектор О. Ципле