Быстродействующий МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР

М. Кушнер, В. Юшков, Радио №4/1965, ст. 49

Многие из известных электронных коммутаторов отличаются боль­шой степенью сложности и высоким уровнем коммутационных шумов. В наиболее быстродействующих ком­мутаторах частота следования им­пульсов в общеканальных элементах системы не превышает 500 кгц. Большая частота достигается лишь при значительном усложнении схемы.

Многоканальный электронный ком­мутатор, схема которого приведена на рис. 1, сравнительно прост. Час­тота следования коммутирующих им­пульсов достигает 1,0 Мгц, а уро­вень коммутационных шумов не бо­лее 2 мв эфф. Быстродействие и низкий уровень шумов достигнуты в результате применения специаль­ной схемы, высокочастотных транзи­сторов и электронных ключей с весьма низким уровнем шумов.

Описываемый коммутатор рассчи­тан на 4 канала. Потребляемая мощ­ность — 260 мет. Диапазон напря­жений коммутируемых сигналов от 5 мв до 5 в

Коммутатор состоит из генератора запуска, генератора коммутирующих импульсов, смещенных относитель­но друг друга во времени, цепи временных селекторов (электронных ключей), поочередно отпираемых эти­ми импульсами, и канальных согла­сующих каскадов

В качестве генератора коммути­рующих импульсов применен много­фазный мультивибратор, выполнен­ный на транзисторах Т1- Т4. На сопротивлениях нагрузки коллек­торных цепей этих транзисторов возникают положительные импульсы, сдвинутые между собой по фазе на время т. Последнее определяется постоянной времени цепи R1 С1 R2,

Эти импульсы через переходные конденсаторы С₂ подаются на ка­нальные согласующие каскады, соб­ранные по схеме эмиттерного пов­торителя на транзисторах Т₅—Т₈.

Согласующие каскады служат для увеличения входного сопротивления электронных ключей. Последнее не­обходимо, чтобы уменьшить их влия­ние на работу многофазного мульти­вибратора. В то же время применение транзисторов типа п-р-п позволяет получить максимальную экономию потребления энергии, так как в каждый момент времени в открытом состоянии находятся лишь два тран­зистора (без учета генератора за­пуска). Один транзистор мультивиб­ратора генерирует очередной ком­мутирующий импульс, другой тран­зистор соответствующего эмиттер­ного повторителя открывается этим импульсом.

Согласующие каскады нагружены на первичные обмотки трансформа­торов, управляющих работой элект­ронных ключей, в качестве которых применены демодуляторы (Т₉—T₁₆).

Электронный ключ каждого ка­нала состоит из двух транзисторов, включенных инверсно, нормально закрытых при отсутствии комму­тирующих импульсов. При таком способе включения уровень шу­мов меньше, чем при прямом вклю­чении транзисторов. Применение нор­мально закрытых ключей создает условия, при которых работа боль­шого количества ключей на общую нагрузку не вызывает ослабления коммутируемого сигнала. Положительные импульсы, гене­рируемые мультивибратором, поочередно открывают эмиттерные повто­рители, и на входы ключей со вто­ричных обмоток управляющих тран­сформаторов поступают импульсы на­пряжения, амплитуды которых 0,6-:- 0,8 в. Они периодически переводят ключи из закрытого состояния в открытое. При этом коммутируемые сигналы выделяются на сопротивле­нии нагрузки. Обмотки трансформа­торов I (120 витков провода ПЭЛШО 0,1) и II (15 витков того же провода) намотаны на ферритовых кольцах Ф-1000, наружный диаметр которых 10 мм, внутренний 4 мм, высота 4 мм. Сопротивление ключа в открытом состоянии постоянно, не более 100 ом, в закрытом состоянии оно не менее 1 Мом. Минимальная вели­чина коммутируемого сигнала опре­деляется взаимным влиянием кана­лов, собственными шумами тран­зисторов и паразитной емкостью ключа. Так как в описываемом ком­мутаторе время прохождения импульса по каналу

мксек, а постоянная времени пере­ходных процессов электронного клю­ча составляет примерно 1 мксек, то уровень коммутационных шумов в основном определяется уровнями коммутирующих импульсов, про­шедших на выход ключа через па­разитную емкость устройства. По­этому невозможно получить уро­вень коммутационных шумов ни­же 2 мв зфф. Для запуска многофаз­ного мультивибратора применен кварцованный генератор, работаю­щий на частоте 100 кгц. Генератор, выполненный на транзисторе Т₁₇, ге­нерирует синусоидальные колебания, которые поступают на вход форми­рующего каскада на транзисторе Т₁₈.

Формирующий каскад преобразует синусоидальные колебания в прямо­угольные, которые после дифферен­цирования запускают генератор ком­мутирующих импульсов. Предлага­емый коммутатор надежен в работе и практически не требует налажи­вания

­