SU409378A1 - Коммутатор напряжений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области электронной техники и может использоватьс  дл  коммутации посто нных и знакопеременных напр жений в измерительных, телеметрических и других устройствах.

Известно устройство, содержащее операционные усилители в мааштабировани , работающие на общую нагрузку. Но это устройство усредн ет выходной сигнал по нескольким входным, ане раздел ет.

Целью изобретени   вл етс  увеличение точности коммутации нрн совмещении с масштабированием и упрощение схемы.

Дл  этого в каждом ключевом элементе предлагаемого коммутатора напр жений выход ОИерацнонного усилител  соединен с выходным диодом и эмиттеро.м транзистора, второй вывод диода  вл етс  .выходом ключевого элемента н подключен к резистору обратной св зи, база транзистора соединена с источником смещени , коллектор траизистора - с суммирующей точкой операционного усилител  н с входным днодом, второй вывод которого соединен с резистором, нри этом свободный вывод резистора  вл етс  входом управлени  ключевого элемента. Дл  защиты перехода эмиттер - база транзистора от пробо  между эмиттером выходом усилител  включен диод.

На чертеже приведена схема предлагаемого коммутатора.

Ключевой элемент (КЭ) / содержит операционный усилитель (ОУ) 2, вход которого соединен с диодом 3, а выход - с диодом 4 и эмиттером транзистора 5, база транзистора 5 подключена к источиику смещени , коллектор транзистора 5 соединен с диодом 3 и с резистором 6. Свободный вывод резистора 7  вл етс  входом управлени  КЭ. Резистор 8 обратной св зи соединен с вторым выводом диода 4, и точка соединени   вл етс  выходом КЭ. Диод 9 защип1ает эм ттерный переход транзистора 5 от пробо .

Схема работает следующим образол.

Если КЭ находитс  во включенном состо нии , то на входе управлени  устанавливаетс  напр жение, ра-вное нулю или ниже. Поскольку на входе ОУ напр лсение примерно равно нулю, то диод 3 заперт, и цени управлени  не оказывают вли ни  на работу КЭ. Усилитель 2 работает в линейном режиме, и коэффициент передачи его определ етс  резнсторамц 8 и 6. словием нормальной работы КЭ в этом режиме  вл етс  обратное смещение иа эмиттерном переходе транзистора 5 и диоде 9. В нротнвном случае возникают искаЛчеин . Выходной нагрузкой КЭ  вл етс  параллельное соединенне нагрузочного резистора 10 и резисторов 8 всех певыбранных КЭ.

Точность передачи сигнала в этом случае рассчитываетс  обычньш способам.

При включении КЭ через р-езистор 7 подаетс  положительное управл ющее напр жение , при этом должно выполн тьс  условие: ток, поступающий к точке суммировани  ОУ2 через резистор 7, по абсолютной величине должен быть всегда больше суммы модулей токов, поступающих через резисторы 5 и 5. Это условие практически всегда выполн етс . Напр жение на выходе ОУ смещаетс  в отрицательную область и становитс  меньше напр жени  на базе транзистора 5, транзистор 5 оттираетс , и ОУ 2 продолжает работать в режиме, близком к линейному, но напр жение на его выходе смещаетс  в отрицательную область, транзистор 5 отпираетс . Масштаб сигналов выбираетс  таким образом, чтобы напр жение на выходе усилител  закрытого КЭ в любой момент времени было меньше напр жени  на выходе коммутатора, т. е. обеспечивалось обратное смещение диода 4.

Определим величину помехи, проход щей с входа невыбранного КЭ на выход коммутатора , при следующих услови х: система линейна дл  сигнала, т. е. применим принцип суперпозици , и коэффициенты передачи каждого КЭ равны единице.

Коэффициент передачи усилител  закрытого КЭ определ етс  соотношением

г Увх0-6

А пз - г

вх

где их - сопротивление резистора 6;

fEi.o.a - входное сопротивление усилител  с

общей базой на транзисторе 5.

Напр жение на входе усилител  имеет величину

JJ h - ох If if А уКвх А у

где бсх

иапр жеи ие коммутируемого с-игнала;

KY - коэффициент усилени  усилител  2 при разомкнутой цепи обратной св зи. Напр жение UB.Y через резистор 8 поступает на выход коммутатора в виде помехи

вх-о-б вых-КЭ

//вых-КЭ г,

ВХУп

Авх ос KV

вых-КЭ

вх-К,1 ,

где Гвых. КЭ - выходное Сопротивление включенного КЭ;

Roc - сопротивление резистора 8, причем величина  вл етс 

АвтАосАу

коэффициентом передачи сигнала «евыбранного канала на выход коммутатора.

Сигнал с выключенного КЭ на выход коммутатора может проходить также через диод 4. Величина помехи в данном случае

,// вх.о-б вьг;-КЭ Tj

f/n

.

д

где г  - сопротивление запертого диода 4;

0

А - коэффициент передачи сигнала на выход коммутатора через закрытый КЭ по цепи ОУ 2 - диод 4.

Суммарный коэффициент передачи сигнала через закрытый КЭ на выход коммутатора

5

/ п -|- д II .

Предмет изобретени 

1.Коммутатор напр жений, содержащий ключевые элементы, каждый из которых вы0 полнен на операционном усилителе, работающем в режиме масштабировани , входном и выходном диодах, транзисторе и резисторе, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  точности при совмещении с функцией масшта5 бировани , в каждом ключевом элементе выход операционного усилител  соединен с выходным диодом и эмиттером транзистора , а второй вывод выходного диода соединен с резисторо м обратной св аи и  вл етс  выхо0 дом ключевого элемента, база транзистора соединена с источником смещени , коллектор транзистора соединен с суммирующей точкой операционного усилител  и с входным диодом, второй вывод которого соединен с резистором, при этом свободный вывод резистора  вл етс  входом управлени  ключевого элемента.

2.Коммутатор напр жений по н. 1, отличающийс  тем, что, с целью защиты перехода эмиттер - база транзистора от пробо ,

0 между эмиттером и выходо.м операционного усилител  включен диод.

3ход сигналь- ГГ g

ныи

:Вюд ijnpaSne ни 

/,