Коммутация сигналов — это метод, с помощью которого сигналы, поступающие от нескольких источников, объединяются в определенном порядке в одной линии. Затем происходит соответствующая их обработка, и сигналы при помощи другого коммутатора могут быть направлены в различные исполнительные устройства. Упорядоченный ввод и вывод сигналов осуществляется, как правило, при помощи адресации источников и приемников сигналов, а также связанных с передачей сигналов коммутаторов.
Общая структурная схема связи источников и приемников через коммутатор представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема связи источников и приемников через коммутатор
Коммутатор состоит из электронных ключей, связанных определенным образом. Ключи аналоговых сигналов должны обеспечить неискаженную передачу сигналов от источников к приемникам, однако в процессе передачи могут возникнуть и помехи, которые зависят от самих ключей и сигнала управления, например наложение одного сигнала на другой.
Обычно устройство управления коммутатором является цифровым и действует либо по заранее установленной программе, либо под управлением микропроцессоров или мини-ЭВМ (в этом случае программа управления коммутатором может быть изменена). Для выбора определенного ключа и назначения его функции (т.е. включения или отключения) используется адресный дешифратор команд. Кроме того при передаче сигналов возможны временные задержки, связанные или с быстродействием самих ключей, или с быстродействием устройства управления. И в том и в другом случае возможны потери частей передаваемых сигналов или их искажение.
Для исключения потерь при передаче сигналов, а также для согласования сопротивлений источников и приемников сигналов в состав коммутаторов могут входить различные согласующие и нормирующие усилители.
Если источники и приемники могут меняться местами, то коммутатор должен быть двунаправленным, т.е. обеспечивать передачу сигналов в обоих направлениях.
При коммутации сигнала и нагрузки можно использовать как одиночные ключи, так и их различные комбинации. Если источник сигнала имеет характеристики, близкие к характеристикам идеального источника напряжения (т.е. имеет малое внутреннее сопротивление), то для его коммутации целесообразно использовать последовательный (рисунок 2а) или последовательно-параллельный (рисунок 2б) ключ. Последовательно-параллельный коммутатор в любом рабочем состоянии он имеет выходное сопротивление, близкое к нулю.
а) б)
Рисунок 2. Схемы подключения источника к нагрузке при помощи: а – последовательного ключа; б – последовательно-параллельного ключа
Если же источник сигнала имеет характеристики, близкие к характеристикам идеального источника тока (т.е. малую внутреннюю проводимость), то для его коммутации лучше использовать параллельный (рисунок 3а) или параллельно-последовательный (рисунок 3б) ключ.
а) б)
Рисунок 3. Схемы подключения источника к нагрузке при помощи: а – параллельного ключа; б – параллельно-последовательного ключа
Разновидности аналоговых коммутаторов могут быть реализованы на электронных элементах с управляемым сопротивлением, имеющим малое минимальное и высокое максимальное значения. Для этих целей могут использоваться диодные мосты, биполярные и полевые транзисторы.
Диодные ключи применяются для точного и быстрого переключения напряжений и токов. Схемы различных диодных ключей приведены на рисунке 4. Двухдиодный ключ (рисунок 4а) при отсутствии управляющего напряжения заперт. При подаче на аноды диодов управляющего напряжения диоды отпираются и ключ замыкается. Напряжение смещения такого диодного ключа определяется разностью прямых напряжений на диодах D1 и D2. При подобранных диодах напряжение смещения лежит в пределах от 1 до 5 мВ. Время коммутации определяется быстродействием диодов. Для диодных ключей обычно используют диоды Шотки или кремниевые эпитаксиальные диоды с тонкой базой. В этих диодах слабо выражены эффекты накопления носителей, и их инерционность в основном определяется перезарядом барьерной емкости. Дифференциальное сопротивление открытого диодного ключа равно сумме дифференциальных сопротивлений диодов и может лежать в пределах от 1 до 50 Ом. Перейти на страницу: 1 2 3 4
Советуем почитать:
Этапы проектирования печатных плат Печатная плата (на англ. PCB - printed circuit board) - пластина, выполненная из диэлектрика , на которой сформирована (обычно печатным методом) хотя бы одна электропроводящая цепь. Печ ...
Разработка технологического процесса сборки измерителя H21э транзисторов При современном конструировании радиоэлектронных аппаратов необходимо в первую очередь учитывать конструктивно-технологические особенности РЭА, включают функционально-узловой принцип ко ...
Прием, обработка, выдача Экспресс и ЕМS почтовых отправлений Не секрет, что в наш скоростной век, экономия времени является главной задачей, особенно для делового человека. Что бы облегчить участь бизнесменов многие компании, предоставляющие услуг ...