SU1458971A1 - Device for switching analog signals - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электронной коммутационной технике и может быть использовано в контрольно- измерительньк системах. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства за счет обеспечени  линейного режима работы всех элементов , использовани  быстродействугацей цепи обратной св зи дл  исключени  насыщени  дифференциального усилител . Цель достигаетс  путем введени The invention relates to electronic switching technology and can be used in test systems. The aim of the invention is to increase the speed of the device by ensuring the linear mode of operation of all the elements, using the high-speed feedback circuit to eliminate saturation of the differential amplifier. The goal is achieved by introducing

Description

1one

Изобретение относитс  к электронной коммутационной технике и может быть использовано в контрольно-измерительных системахThe invention relates to electronic switching technology and can be used in control and measuring systems.

Целью изобретени   вл етс  повышекие быстродействи  коммутатора путем введени  в каждый ключевой элемент управл емого повторител  напр жени , ограничител  тока, диодного моста и оптрона, обеспечени  линейного ре- жима работы всех элементов устройства , использовани  быстр одействзпоще цепи обратной св зи, реконфигурации цепи обратной св зи усилительного звена с целью исключени  насыщени  дифференциального усилител  и использовани  регулируемого уровн  защиты выхода по току нагрузки с помощью управл емого повторител  напр жени .The aim of the invention is to improve switch performance by introducing a controlled voltage follower, current limiter, diode bridge and optocoupler into each key element, ensuring linear operation of all elements of the device, using fast feedback loop, reconfiguring the feedback circuit an amplifier link to eliminate saturation of the differential amplifier and use an adjustable level of protection of the load current output by means of a controlled voltage repeater.

На чертеже приведена принципиаль- на  схема коммутатора аналоговьк сигналов , содержащего несколько каналов о . The drawing is a schematic diagram of a switch for analog signals containing several channels o.

Ко№1утатор аналоговых сигналов содержит регистр 1 управлени  и в каждом канале передачи ключевой элемент 2 и управл емьй источник 3 тока Каждый ключевой элемент 2 состоит из дифференциального усилител  4, управл емого повторител  5 напр же- НИН, диодного моста 6, оптрона 7, ограничител  В тока и четырех резисторов 9-12..The analog signal co-switch 1 contains a control register 1 and in each transmission channel key element 2 and control current source 3 Each key element 2 consists of a differential amplifier 4, a controlled repeater 5 for the same voltage, a diode bridge 6, an optocoupler 7, a limiter In the current and four resistors 9-12 ..

Входы дифференциального усилител  4 подключены к общим точкам попарно последовательно включенных первого и второго, третьего и четвертого резисторов 9-12 соответственно. Свободные выводы первого и третьего резйсторов 9 и 11 подключены к входам 13 каналов передачи. Свободный вывод второго резистора 10 соединен Q обще шиной 14, а свободный вьшод четвертого резистора 12 - с выходом 15 управл емого повторител  5 напр жени . The inputs of the differential amplifier 4 are connected to common points in pairs of series-connected first and second, third and fourth resistors 9-12, respectively. The free outputs of the first and third resistors 9 and 11 are connected to the inputs of 13 transmission channels. The free terminal of the second resistor 10 is connected to Q by a common bus 14, and the free terminal of the fourth resistor 12 is connected to the output 15 of a controlled repeater 5 voltage.

Вькод 16 дифференциального усилител  4 подключен через ограничитель 8 тока выполненный, например, на полевом транзисторе, к входу 17 управл емого повторител  5 напр жени , а через фототранзистор 18 оптрона 7 - к инверсному входу дифференциального усилител  4.The code 16 of the differential amplifier 4 is connected via a current limiter 8 made, for example, on a field-effect transistor, to the input 17 of the controlled voltage follower 5, and through the phototransistor 18 of the optocoupler 7 to the inverse input of the differential amplifier 4.

Входна  диагональ диодного моста 6 включена между вьосодами 16 и 15 дифференциального усипител  4 и управл емого повторител  5 напр жени  . соответственно, а в выходную диагональ того же диодного моста 6 включен светодиод 19 оптрона 7. Выходы 15 управл емых повторителей 5 напр жени  подключены к выходной щине 20 уетройствао Выходы регистра 1 управлени  подключены к управл ющим входам 21 управл емых источников 3 тока , выходы 22   23 которых соединены с управл ющими входами 24 и 25 згправ- л емых повторителей 5 напр жени .The input diagonal of the diode bridge 6 is connected between step 16 and 15 of the differential amplifier 4 and the controlled repeater 5 voltage. correspondingly, the LED 19 of the optocoupler 7 is turned on in the output diagonal of the same diode bridge 6. The outputs 15 of the controlled voltage repeaters 5 are connected to the output terminal 20 of the device The outputs of the control register 1 are connected to the control inputs 21 of the controlled current sources 3, the outputs 22 23 which are connected to the control inputs 24 and 25 of the controlled voltage followers 5.

Управл емый повторитель 5 напр жени  осуществл ет защиту по току закрытого ключевого элемента 2 или передает на выходную шину 20 1соммутато- ра усипенный коммутируемый сигнал. Управл емый повторитель 5 напр жени  содержит два транзистора 26 и 27 первого типа и два транзистора 28 и 29 второго типа, два диода 30 и 31 и п ть резисторов 32-36.The controlled voltage follower 5 provides the current protection of the closed key element 2 or transmits a picked-up signal to the output bus line 20 1 of the switch. The controlled voltage follower 5 comprises two transistors 26 and 27 of the first type and two transistors 28 and 29 of the second type, two diodes 30 and 31 and five resistors 32-36.

Вход 17 управл емого повторител  5 напр жени  через разнопол рно включенные диоды 30 и 31 .подключен к коллекторам первых транзисторов 26 и 28 ;и базам вторых транзисторов 29 и 27 противоположного типа. Эмиттеры первых транзисторов 26 и 28 через первый и второй резисторы 32 и 33 соответственно подключены к шинам 37 и 38 питани , между которыми последовательно включены вторые транзисторы 27 и 29 обоих типов и последователь314589714The input 17 of the controlled repeater 5 voltage through the opposite-polarity diodes 30 and 31 is connected to the collectors of the first transistors 26 and 28, and to the bases of the second transistors 29 and 27 of the opposite type. The emitters of the first transistors 26 and 28 through the first and second resistors 32 and 33, respectively, are connected to the power supply buses 37 and 38, between which the second transistors 27 and 29 of both types are sequentially connected and follower 31589714

но соединенные третий, четвертый и л етс  напр жением на входе открыто- п тьй резисторы 34, 35 и 36.го ключевого элемента. Уровень защиТочка соединени  эмиттеров вторых ты задаетс  соотношением величин транзисторов 27 и 29  вл етс  выходом резистивного делител , образованного управл емого повторител  напр жени . третьим, четвертым и п тым резисто- Общие точки третьего и четвертого рами 34, 35 и 36 управл емого повто- резисторов 34 и 35, четвертого и п - рител  напр жени .but the connected third, fourth and voltages are at the input of open-ended resistors 34, 35 and 36 of its key element. The protection level of the connection of the second emitters is given by the ratio of the values of the transistors 27 and 29 and is the output of a resistive divider formed by a controlled voltage follower. the third, fourth, and fifth resistors; Common points of the third and fourth, 34, 35, and 36 controlled resistors 34 and 35, the fourth, and n - voltage.

того резисторов 35 и 36 соедине ны Дп  открывани  ключевого элемен- с базами первых транзисторов 26 и 28 Ю та 2 ток соответствующего упра л - обоих типов и  вл ютс  управл ющими емого источника 3 тока увеличиваетс  входами управл емого повторител  5 на 2-3 пор дка, что приводит к резко- напр жени .му увеличению тока ограничений - выУправл емый источник 3 тока содер- ходного тока управл емого повторите- жит два транзистора 39 и 40 дополни- 15 л  напр жени .That resistors 35 and 36 are connected, Dp of opening the key element with the bases of the first transistors 26 and 28 uta 2, the current of the corresponding control is both types and is controllable current source 3 increases by 2-3 times the inputs of the controlled repeater 5 , which leads to a sharp increase in the current of the limitations — the VERIFIED source 3 of the current of the controlled current is repeated by two transistors 39 and 40 with an additional 15 L of voltage.

тельного типа, соединенные между со- Удержание потенциала на выходной бой через резистор 41 последователь- шине 20 на определенном уровне, от- но. Коллекторы транзисторов 30 и 40 . личном от значени  сигнала на входах дополнительного типа подключены к вы- п данного канала передачи, приводит ходам 22 и 23 управл емого источника 20 к разрушению обратной св зи дифферен- 3 тока. База одного транзистора со- циального усилител  4, причем если единена с управл ющим входом 21 управ- дл  открытого ключевого элемента 2 л емого источника тока, а база друго- потенциал на выходе 16 дифференциаль- го транзистора - с общей шиной 14. ного усилител  4 близок к потенциалу Между эмиттером одного и базой друго- 2Ь „а выходе 15 управл емого повторите- го транзисторов дополнительного типа л  5 напр жени , дл  закрытого при включена диодно-резистивна  цепоч- разрушении обратной св зи эти потен- ка 2,циалы отличины, что приводит к по вКоммутатор аналоговых сигналов ра- лению тока в выходной диагонали диод- ботает следующим образом. 30 ного моста 6. В результате возбуждаСигналы управлени  с регистра 1 етс  светодиод 19 и фототранзистор управлени , состо ние которого.опре- 18 замыкает дополнительную цепь обдел етс  управл ющим словом, посту- ратной св зи дифференциального усили- пающим в регистр от блока управлени , тел  4. Эта цепь исключает выход подаютс  на управл ющие входы 21 s дифференциального усилител  -4 в ре- управл емых источников 3 тока. При жим насыщени  и вносит 100%-ную отри- этом величина тока на выходах 22 и дательную обратную св зь. Поэтому вы- 23 во включенном состо нии канала ход 16 дифференциального усилител  4 передачи в 100-1000 раз больше, чем отслеживает дифференциальный сигнал при выключенном состо нии. Элементы 40 на входах 13 закрытого канала переда- управл емого источника 3 тока работа- чи, а сам дифференциальный усилитель ют в линейном режиме.сохран ет линейный режим работы. Дл body type, connected between co-holding the potential at the output break through the resistor 41 of the sequence 20 bus at a certain level, relative. The collectors of transistors 30 and 40. personal from the value of the signal at the inputs of an additional type, are connected to the output of this transmission channel, leads the strokes 22 and 23 of the controlled source 20 to the destruction of the differential feedback. The base of a single transistor of a social amplifier 4, and if it is united with the control input 21 of the control, open key element 2 of the current source, and the base is differently potential at the output 16 of the differential transistor - with a common bus 14. of the amplifier 4 close to the potential Between the emitter of one and the base of the other 2b and the output 15 of the controlled repeatable transistors of an additional type of voltage l 5, for closed when the diode-resistive circuit is activated, the feedback 2, which leads to according to a commut Op analog signals PA- leniyu current output diagonal diode bot follows. 30 bridge 6. As a result of the excitation of the control signals from the register 1, the LED 19 and the control phototransistor, the state of which stops the additional circuit, are depleted by the control word, the differential communication from the control unit, body 4. This circuit eliminates the output to the control inputs 21 s of the differential amplifier -4 to the controlled current sources 3. At saturation press and contributes 100% negative current at outputs 22 and positive feedback. Therefore, when the channel is turned on, the turn 16 of the differential amplifier 4 transmission is 100–1000 times larger than it tracks the differential signal when the state is off. The elements 40 at the inputs 13 of the closed channel of the controlled source 3 of the operating current, and the differential amplifier itself in a linear mode. Saves the linear mode of operation. For

Токовые сигналы, формируемые уп- исключени  вли ни  вькода 16 диффе- равл емым источником 3 тока, опреде- ренциального усилител  4 на баланс л ют режим работы управл емого повто- 45 токов входных цепей управл емого по- рител  5 напр жени , а именно с по- вторител  5 напр жени  в режиме огра- мощью этих сигналов измен етс  вепи- ничени  тока в выходную цепь дифферен- чина внутреннего выходного сопротив- циального усилител  включен ограничи- лени  и, следоват ьно, величина вы- таль 8 тока, ходного тока управл емого повторите- 50, л  5 напр жени . При работе коммутатора переключеДл  закрытого ключевого элемен- ни  дифференциального усилител  не та 2 управл кщие токи соответству- происходит и он все врем  работает ющего управл емого источника 3 тока в линейном режиме. Не затрачиваетс  малы. При этом срабатьшает защита 55 врем  также на включение соответст- выхода повторител  напр жени  закры- вующего управл емого источника и на того ключевого элемента и ограничи- вьшод дифференциального усилител  ваетс  его выходной ток. Сигнал на на рабочий режим. Реконфигурируема  выходной шине 20 коммутатора опреде- . цепь обратной св зи не содержит резисторы и, следовательно,  вл етс  быстродействующей.The current signals formed by the exclusion of the influence of the code 16 by the differential source 3 of the current, of the definitive amplifier 4 on the balance of the operating mode of the controlled repetitive 45 currents of the input circuits of the controlled voltage circuit 5, The voltage repeater 5 in the mode of these signals changes the voltage to bind into the output circuit. The differential of the internal output impedance amplifier turns on the limits and, consequently, the value of the hip 8 current, the control current Repeatable is 50, l 5 voltage. When the switch operates for a closed key element of a differential amplifier, the non-2 control currents correspond to it and it always operates a controlled current source 3 in a linear mode. Do not spend small. In this case, the protection 55 is also triggered to turn on the corresponding output of the voltage follower of the closing controlled source and on that key element and the limiter of the differential amplified its output current. Signal on operating mode. Reconfigurable switch output bus 20 defined The feedback loop does not contain resistors and is therefore fast-acting.

Claims (3)

1. Коммутатор аналоговых сигналов содержащий регистр управлени , л емые источники тока и ключевые элементы, каждый из которых содержит1. An analog signal switch containing a control register, current sources and key elements, each of which contains дифференциальный усилитель и четыре резистора, первые выводы резисторов попарно соединены и подключены к вхо 1дам дифференциального усилител , вторые выводы первого и третьего резисторов  вл ютс  входами кангшов передачи , второй вьшод второго резисто- . ра подключен к общей шине, а второй вывод четвертого резистора соединен с выходной шиной коммутатора, выходы регистра управлени  подключены к управл ющим входам управл емых источников тока, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в каждый ключевой элемент дополнительно введены оптрон, ограничитель тока, диодный мост и управл емый повторитель напр жени , причем выход дифференциального усилител  подключен через ограничитель тока к входу управл емого повторител  напр жени , а через фототранзистор оптрона - к инверсному входу дифференциального усилител , входна  диагональ диодного моста включена между выходами дифференциального усилител  и управл емого повтсфител  напр жени , а в выходную диагональ того же диодного моста включен светодиод оптрона, выходы управл емьпс источников тока подключены соответственно к управл ющим входам управл емых по- вторителей напр жени , выходы которых подключены к выходной шине коммутатора .a differential amplifier and four resistors, the first terminals of the resistors are connected in pairs and connected to the input of 1am of the differential amplifier, the second terminals of the first and third resistors are the inputs of the Kangshov transmission, the second output of the second resistor. Pa is connected to the common bus, and the second terminal of the fourth resistor is connected to the output bus of the switch, the outputs of the control register are connected to the control inputs of the controlled current sources, characterized in that, in order to improve performance, an optocoupler is additionally inserted into each key element , a diode bridge and a controlled voltage follower, the output of the differential amplifier connected via a current limiter to the input of the controlled voltage follower, and through the phototransistor of the optocoupler to the inverse The input of the differential amplifier, the input diagonal of the diode bridge are connected between the outputs of the differential amplifier and the controlled voltage amplifier, and the LED of the optocoupler is connected to the output diagonal of the same diode bridge, the control outputs of the current sources are connected respectively to the control inputs of the controlled voltage repeaters wiring, the outputs of which are connected to the output bus switch. 10ten 1515 45897164589716 2„ Коммутатор.по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  управлени  уровнем защиты по току, управл емый повторитель напр жени  содержит два транзистора первого типа и два транзистора второго типа, два диода и п ть .резисторов вход управл емого повторител  напр жени  через азнопол р- но включенные диоды подключен к коллекторам первых транзисторов первого и второго типов и базам вторых транзисторов противоположного типа, эмиттеры первых транзисторов разного типа соответственно через первый и ВТО1ЮЙ резисторы подключены к шинам питани , ме оду которыми также включены последовательно вторые транзис20 торы обоих типов и последовательно соединенные третий, четвертый и п тый резисторы, точка соединени  эмиттеров вторых транзисторов разного типа  вл етс  выходом управл емо-2. A switch according to claim 1, characterized in that, in order to provide control of the current protection level, the controlled voltage repeater includes two transistors of the first type and two transistors of the second type, two diodes and five resistors of the controlled repeater input the voltage across the aznopol Rn-connected diodes is connected to the collectors of the first transistors of the first and second types and the bases of the second transistors of the opposite type, the emitters of the first transistors of different types, respectively, through the first and VTO1YuY resistors connected to the bus m power supply, which also includes in series second transistors of both types and series-connected third, fourth and fifth resistors, the junction point of the emitters of the second transistors of different types is the output of the controlled 25 го повторител  напр жени , общие точки третьего и четвертого, а также четвертого и п того резисторов соединены соответственно с базами первых транзисторов разного типа и  вл ютс  управл ющими входами управл емого повторител  напр жени .The 25th voltage repeater, the common points of the third and fourth, as well as the fourth and fifth resistors, are respectively connected to the bases of the first transistors of various types and are the control inputs of the voltage repeater to be controlled. 30thirty 3. Коммутатор поп, 1, отличающийс  тем, что управл 35 источник тока содержит два транзистора разного типа, которые соединены через резистор последовательно, а коллекторы которых  вл ютс  выходами управл емого источника тока ба40 за одного транзистора соединена с3. Switch pop, 1, characterized in that the control 35 current source contains two transistors of different types, which are connected through a resistor in series, and whose collectors are outputs of a controlled current source BA40 for one transistor connected to управл юпщм входом управл емого источ ника тока, а база другого - с общей шиной, между эмиттером одного и базой другого транзисторов включенаcontrol of the input of the controlled current source, and the base of the other - with a common bus, between the emitter of one and the base of the other transistors included 45 диодно-резистивна  цепочка.45 diode-resistive chain.