Многоканальный коммутатор непрерывных сигналов

Многоканальный коммутатор непрерывных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР НЕПРЕРЫВНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий коммутирующиеДИОДЫ, рднотактный кольцевой феррит-диодный регистр сдвига, каждый сердечник которого содержит первую пару выходных обмоток , а каждый четный сердечник вторую пару выходных обмоток, причем начала и концы всех выходных обмоток четных и нечетных сердечников обьединены и являются входом соответствующего канала коммутатора , два источника постоянного напряжения, одни разноименные солюса которых через первую и I вторую группыкоммутирующих . диодов подсоединены соответственно к свободным выводам вторых пар выходных обмоток четных сердечников , а другие разноименные полюса через первичную обмотку выходного трансформатора - к шине нулевого 1потенциала, два дополнительных источника постоянного напряжения. одни разноименные полюса которых через третью и четвертую группы коммутирующих диодов подсоединены соответственно к свободным выводам всех пар выходных обмоток всех сердечников, а другие разноименные полюса - к первой обкладке запоминающего конденсатора, и дифференцирующий трансформатор, отличающийся тем, что, с целью по ,вышения помехозащищенности, он со держит токоограничивающий резистор и два оптоэлектронных переключателя, тодиоды которых соединены встречно и подключены параллельно первичной обмотке дифференцирующего i трансформатора, а включенные согласно светодиоды через токоограничиСП вающий резистор и соответствующие коммутирующие диоды подключены к выводам обмоток управления соответствующих нечетных сердечников одкотактного кольцевого феррит-диодного регистра сдвига, первичная обмотка дифференцирующего трансфор- : матора включена между второй обкладкой запоминающего конденсатора и шиной нулевого потенциала, а его вторичная обмотка соединена после- . ;довательно и согласно с вторичной ел обмоткой выходного трансформатора, свободные выводы вторичных обмоток дифференцирующего и выходного транс: 9 ф форматоров являются выходом коммутатора .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 111) 1151) Н 03 К 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

;(21) 3534986/18-24 (22) 06.01.83 (46) 30.09.84. Бюл. Р 36 (72) В.Н.Демченко и Ю.Я.Никулин (53) 681.8 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 196448, кл. G 06 F 1/04/ 1967 °

2.Авторское свидетельство СССР, 9 263713, кл. G06 F l/04, 1970 (прототип). (54) (57) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР

НЕПРЕРЫВНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий коммутирующие диоды, однотактный кольцевой феррит-диодный регистр сдвига, каждый сердечник которого содержит первую пару выходных об- . моток, а каждый четный сердечник— вторую пару выходных обмоток, причем начала и концы всех выходных обмоток четных и нечетных сердечников обьединены и являются входом соответствующего канала коммутатора, два источника постоянного напряжения, одни разноименные полюса которых через первую и

1вторую группы коммутирующих, диодов подсоединены соответственно к свободным выводам вторых пар выходных обмоток четных сердечников, а другие разноименные полюса через первичную обмотку выходного трансформатора — к шине нулевого потенциала, два дополнительных источника постоянного напряжения, одни разноименные полюса которых через третью и четвертую группы коммутирующих диодов подсоединены соответственно к свободным выводам всех пар выходных обмоток всех сердечников, а другие разноименные полюса — к первой обкладке запоминающего конденсатора, и дифференцирующий трансформатор, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью по,вышения помехозащищенности, îí содержит токоограничивающий резистор и два оптоэлектронных переключателя, фотодиоды которых соединены встречно и подключены параллельно первичной обмотке дифференцирующего трансформатора, а включенные сог- Е -? ласно светодиоды через токоограничивающий резистор и соответствующие коммутирующие диоды подключены к выводам обмоток управления соответствующих нечетных сердечников одьотактного кольцевого феррит-диодного регистра сдвига, первичная обмотка дифференцирующего трансформатора включена между второй обкладкой запоминающего конденсатора и шиной нулевого потенциала, а его вторичная обмотка соединена после, довательно и согласно с вторичной обмоткой выходного трансформатора, свободные выводы вторичных обмоток дифференцирующего и выходного трансформаторов являются выходом коммута-! тора.

1116539

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования большого числа непрерывных сигналов в импульсные, определения производ-. ных от каждого в отдельности входного сигнала и суммирования производных с основными сигналами, а также коммутации на один выход.

Известен многоканальный коммута- 10 тор непрерывных сигналов, содержащий коммутирующие диоды, однотактный кольцевой феррит-диодный регистр сдвига, каждый сердечник которого содержит две выходные обмотки, начала 15 и концы которых объединены, . два источника постоянного напряжения, подключенные через коммутирующие диоды к выходным обмоткам всех сердечников регистра П 20

Недостатком такого коммутатора является искажение коммутируемых сигна-. лон.

Наиболее близким к пр цлагае - 25 му является многоканальный комму татор, который содержит дифферен цирующие трансформаторы во входдных цепях соответствующих-ячеек, запоминающий конденсатор, одна обкладка которого через первичную обмотку дифференцирующего трансформатора заземлена, а другая соединена с зажимами положительных и отрицательных полюсов двух дополнительных источников напряжения. Зажим 35 отрицательного полюса первого источника через коммутирующие диоды однЬй группы подключен к концам первых пар выходных обмоток всех ячеек, а зажим положительного полюса другого 40 источника через коммутирующие диоды другой группы подключен к началам других обмоток этих пар, Общая точка обмоток каждей четной ячейки соединена с потенциональным зажимом своего45 канального входа, к каждой из которых присоединены общие точки двух других пар выходных обмоток четной и нечетной ячеек соответствующего канала.

Начала обмоток другой пары четных ячеек через коммутирующие диоды одной .группы соединены с. зажимом положительного полюса источника постоянного напряжения, а концы других обмо-.ток этих пар через коммутирующие дио.цы другой группы соединены с зажимом 55 отрицательного полюса другого источника. При этом зажимы отрицательного и положительного полюсов этих источнйков соединены через первичную об.мотку выходного трансформатора с 60 заземленной шиной, вторичные обмотки дифференцирующего трансформатора и выходного трансформатора, соединенные последовательно и согласно, подключены к выходу коммутатора (2).

Недостатком прототипа является низкая помехоз ащищенность.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности коммутатора.

Поставленная цель достигается тем, что многоканальный коммутатор непрерывных сигналов, содержащий коммутирующие диоды,однотактный кольцевой ферритдиодный регистр сдвига, каждый сердечник которого содержит первую пару выходных обмоток, а каждый четный сердЕчник — вторую пару выходных обмоток, причем начала и концы выходных обмоток четных и нечетных сердечников. обьединены и являются входом соответствующего канала коммутатора, два источника постоянного напряжения, одни разноименные полюса которых через первую и вторую группы коммутирующих диодов подсоединены сотнетственно к свободным выводам вторых пар выходных обмоток четных сердечников, а другие разноименные полюса через первичную обмотку выходного трансформатора— к шине нулевого потенциала, два дополнительных источника постоянного напряжения, одни разноименные полюса которых через третью .и четвертую группы коммутирующих диодов подсоединены соответственно к свободным ныводам всех пар выходных обмоток всех сердечников, а другие разноименные полюса— к первой обкладке запоминающего конденсатора,и дифференцирующий транс- форматор,содержит токоограничивающий резистор и два оптоэлектронных переключателя, фотодиоды которых соединен встречно и подключены параллельно обмотке дифференцирующего трансформатора, а включенные согласно .светодиоды через токоограничиваюЫий резистор и соответствующие коммутирующие диоды подключены к выводам обмоток управлЕния соответствующих нечетных сердечников олнотактного кольцевого феррит-диодного регистра сднига,пер-, вйчиая обмотка дифференцирующего трансформатора включена между второй обкладкой запоминающего конденсатора и шиной нулевого потенциала, а его вторичная обмотка соединена последовательно и согласно с вторичной об-. моткой выходного трансформатора, свободные выводы вторичных обмоток дифференцирующего и выходного трансформаторон являются выходом коммутатора.

На фиг.. 1представлена принципиальная схема коммутатора; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие принцип работы коммутатора.

Коммутатор содержит нечетные Т, -1„ и четные 1,, -1„ сердечники кольцевого феррит-диодного регистра сдвига (кольцевого распределителя), запоминающий конденсатор 2, дифференцирующий трансформатор 3 с первичной 3, и вто"

) 1l6539 ричной 3 обмотками, выходной трансформатор 4 с первичной 4„ и вторичной 4 обмотками,, группы коммутирую-1 щих диодов 5„- 5" цепи формирования основных сигналов группы коммун тирующих диодов 5> — 5 цепи формиро- 5 вания разностей первого порядка, Коммутирующие диоды 51 5, цепи управления,источники 6-9 постоянного напряжения, выходные обмотки 10., — 10„

:,нечетных сердечников, первые пары .l0 10„ выходных обмоток четных сердечников, вторые пары 10 — 10 выходных обмоток четных сердечников, оптоэлектронные переключатели 11„ и

11, обмотки управления 12„ — 12„ 15 нечетных сердечников, диоды 13 и конденсаторы 14 ячеек кольцевого распределителя, входные клеммы 15

15„ и токоограничивающий резистор 16;

На фиг.l 0 3 „-оь „ — входные 29 непрерывные сигналыу U@>„- выходной сигнал, На фиг.2, поясняющей принцип работы коммутатора, приняты следующие обозначения: U „ — выходной неп- 25 рерывный сигнал; О,„ — последовательность импульсов генератора тактовых импульсов р ь U„> I I 4 U„o †-приращения импульсных напряжений, прикладываемых к запоминающему конденсатору

2 при срабатывании нечетной ячейки первого канала; а U,03,ë 0„4 — приращения импульсных найряжейий, прикладываемых к первичной обмотке выходного трансформатора 4, при срабатывании четной ячейки первого канала;

10щ а U„,ü — приращения импульсных ф " л напряжений, прикладываемых к запоминающему конденсатору 2 при срабатывании четной ячейки первого канала; напряжение на запоминающем кон- 40 денсаторе 2; 0 — напряжение на первичной обмотке Ь дифференцирующего трансформатора 3 при срабатывании четной ячейкиу 04 — напряжение на первичной обмотке выходного трансфор-45 матора при срабатывании четной ячейки U „ - выходное напряжение коммутатора.

Многоканальный коммутатор состоит из однотактного кольцевого регистра сдвига (распределителя) на ферритдиодных ячейках, включающих в себя сердечники 1, — .1 „, 1„ — 1 с относящимся к ним обмотками, дйодами 13 и конденсаторами 14, число которых в два раза больше числа коммутируемых сигналов.

Сигналы с каждого коммутирующего канала подаются на вход двух (четной и .нечетной ) соответствующих ячеек е0 распределителя, причем входами нечетных ячеек являются соединенные вместе начало и концы выходных обмоток 10 и 10 соответствующего

4 4 элемента распределителя, другие их б5 концы через коммутирующие диоды

5 — 5 — 5 — 5 каждого элемента

3 3 4 и через источники 6 и 7 подсоединены к одной обкладке запоминающего конденсатора 2, а другая обкладка через первичную обмот ку 3, днфференцирующего трансформатора подсоединена к шине нулевого потенциала.

Входами четных ячеек являются ,соединенные вместе начала и концы выходных обмоток 10„ и 10„- и

5 с соединенные вместе начала и концы . выходных обмоток 10 и 10„ < при-, чем другие концы обмоток 10; и

10„ через коммутриующие диоды 5, и 5, каждого элемента и через источникй 8 и 9 подсоединены к выходу многоканального коммутатора (первичная обмотка выходного траноформатора 4„ ), а другие концы обмоток в

10; и 10„ через коммутирукицие диод 55 и 56 и через источники б и 7 подсоедийены к запоминающему конденсатору 2. Диоды 5 — 5", I

5 — 5 и источник б, диоды 53 — 5 ио и источник 8, диоды 5, — 5," и источ. ник 9 включены таким образом, чтобы при отсутствии коммутирующего импульса соответ.ствующие диоды были закрыты, запрещая прохождения непрерывных входных сигналов на выход коммутатора.

Для нормальной работы коммутатора необходимо обеспечить индентич" ность источников 6 и 7, 8 и 9, вы(одных обмоток 10 и 110; нечетных ячеек, а также обмоток 10< и 10э, 10„ и 10„ четных ячеек, напряжение подпирающего источника должно быть больше амплитудного значения входного напряжения. Необходимо выбирать амплитуду коммутирующих импульсов и напряжение источников таким образом, чтобы разность напряжений обеспечивала работу коммутирующих диодов на линейном участке характеристики.

Это позволяет использовать устройство для преобразования и коммутации слабых сигналов, а также получения первых производных от этих сигналов..

Многокальный коммутатор непрерывных сигналов с введением производных в закон регулирования на бесконтактных элементах работает следующим образом, При отсутствии в канале непрерывного входного сигнала в момент, соответствующий срабатываванию нечетной ячейки этого канала, I 4 на ее .выходных обмотках 16„. и ХЭ; наводятся импульсы напряжения

U„и (3«4, равные. по величине и противоположные по знаку относительно общей (заземленной) точки.

К конденсатору 2 прикладываются приращения импульсных напряжений

1 116539 йО <-0<О1-Е< << а0,<о = <<) >

= -О +Е

1О равные по величине и противоположные по знаку. В результате напряжения на обкладках конденсатора 5 равно нулю.

При срабатырании четной ячейки этрго канала на ее выходных обмотках

10„, 10, 10;, 10, наводятся импульсы напряжения, как н обмотках 0 нечетной ячейки, равные по величине и противоположные по знаку. Приращения импульсных напряжений, прикладываемые как к первичной обмотке

4 выходного трансформатора, так и к обкладкам запоминающего конденсатора 2, равны по величине и протиноположны по знаку. B результате ток как в цепи дифференцирующего трансформатора 3, так и в цепи первич- 20 ной обмотки 4< выходного. трансформатора равен йулю, и сигнал на выходе отсутствует, Если в канале появляется непрерывный сигнал, то в дикретный момент времени, соответствующий срабатынанию нечетной ячейки распределеителя этого канала, одно из приращений импульсного напряжения увеличивается, а другое уменьшается в зависимости от полярности нходного сигнала на величину,рав- З0 ную амплитудному значению непрерывного входного сигнала U<,x; . В результате этого конденсатор 2 заряжается, от амплитудного значения входного сигнала, соответствующего данному дискретному моменту времени, и это напряжение запоминается конденсатором до момента срабатывания следующей ячейки.

Дифференцирующий трансформатор 40 исключается из работы за счет шунтирования его первичной обмотки 3„ фотодиодами оптоэлектронных 11, и 11 работающих B ключевом режиме. Это до стигается тем, что в момент сраба- 45 тынания нечетный импульс напряжения обмотки уйравления 12 обеспечивает протекание тока насыщения че": рез светодиоды оптоэлектронных переключателей 11,< и 11, 50

С приходом следующего таКтового импульса срабатывает четная ячейка этого канала. В момент срабатывания одно из приращений импульсного напряжения, формируемых в цепях . с обмотками 10,. и 10, увеличивается, а другое уменьшается в зависимости от полярности входного сигнала на величину, равную амплитудному значению входного сигнала в данный дискретный момент времени. В ре- 60 зультате к. первичной обмотке 4 выходного трансформатора прикладывается напряжение, равное разности этих напряжений.В этот же момент в цепях обомоток 10 и 10; данной 65 ячейки одно иэ приращений импульсного напряжения увеличивается, а другое уменьшается на величину входного сигнала, Следовательно, к запоминающему конденсатору 2 .прикладывается разность приращений, причем эта разность отличается от напряжения на конденсаторе 2 на величину первой разности нходного сигнала.

Таким образом, происходит перезарядка конденсатора 2 по цепи, в которую включена первичная обмотка 3< дифференцирующего трансформатора. Так

:как вторичная обмотка 3, дифференцирующего трансформатора и вторичная обмотка 4, выходного трансформатора включены последовательно и согласно, то, следовательно, в момент срабатывания четной ячейки на выходе коммутатора снимается дискретныи сигнал, величина которого пропорциональна основному сигналу (вторичная обмотка 4 выходного трансформатора) и его производной (вторичная об-! мотка 3 дифференцирующего транс2 форматора) . С приходом следующего тактового импульса срабатывает нечетная ячейка следующего канала и происходит перезаряд конденсатора

2 до амплитудного значения входного сигнала этого канала, и схема аналогично работает по второму сигналу Uqx

Таккм образом, в результате пос". ледовательного срабатывания ячеек кольцевого регистра сдвига (оаспределителя) с выхода многоканального коммутатора снимается последовательность амплитудно-модулированных импульсов, описываемых уравнением вида и м- %

Оь <» =, (К1 "ex. Ка "Ьх„), j=< т.е. по каждому из каналов, помимо основного сигнала, вводится и

<его производная (К„и К вЂ” коэффициенты пропорциональности) .

Коммутатор обладает повышенной помехозащищенностью, обусловленной тем, что в момент формирования импульса на запоминающем конденсаторе 2 при срабатывании нечетной ячейки первичная обмотка 3< дифференцирующего трансформатора 3 накоротко замкнута фотодиодами оптоэлектронных переключателей 11„и

11, обеспечивающих быстроту и надежность шунтирования обмотки.

Это достигается тем, что в момент срабатывания нечетных ячеек через светодиоды протекает ток.

Данная схема также может быть .реализована с помощью двухтактного кольцевого распределителя (фР ) .

Исследование прототипа, формирующего закон управления

1116539 ц „=ф(К, U +К б „. ), показывает, что при f „ =36 кГц диапазон изменения входных непрерывных сигналов

Равен от ПЗ, „ „ 10В до ПЗ, „„„ =100 мВ при т „ =4 кГЦ. Нижний предел значений входных сигналов ограничен помехами. Последние наводятся при срабатывании нечетных ячеек КР в дйфференцирующих трансформаторах, включенных во входные цепи.

В предлагемом коммутаторе существенно повышена помехозащищенность эа счет применения только одного дифференцирующего трансформатора и включения его на выходе схемы формирования. Кроме того, в схеме обеспечивается замыкание первичной обмотки дифференцирующего трансформатора в моменты срабатывания нечетных ячеек. Исследование схемы коммутатора с аналогичным законом управления с использованием того

10 же распределительного устройства позволяет уменьшить нижний предел значений входных сигналов до 10 мВ.

1116539

4yfo

%ых

Составитель И,Шелихова

Редактор Н.Киштулинец Техред А. Кикемезей Корректор B,Бутяга

Заказ..6945/44 Тираж 861 .. . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, Ул.Проектная, 4