Комутаційний пристрій

Комутаційний пристрій, що містить перший, другий, третій та четвертий n-р-n транзистори, п'я тий, шостий та сьомий р-n-р транзистори, механічний перемикач із середнім (нейтральним) становищем та з одним рухомим й двома нерухомими контактами, перший, другий, третій та четвертий резистори, першу, др угу, третю, четверту та п'яту вихідні шини, першу шину керування, шину джерела комутаційної напруги та спільну шин у, бази першого та др угого транзисторів з'єднані відповідно з першими виводами першого та другого резисторів, рухомий контакт механічного перемикача підключен до першої шини керування, який відрізняється тим, що в нього впроваджені восьмий, дев'ятий, десятий, одинадцятій, дванадцятий та тринадцятий n-р-n транзистори, чотирнадцятий, п'ятнадцятий, шістнадцятий, сімнадцятий, вісімнадцятий, дев'ятнадцятий та двадцятий p-n-р транзистори, перший та другий світлодіоди, друга шина керування, при цьому десятий, одинадцятий, дванадцятий, тринадцятий, сімнадцятій, вісімнадцятий, дев'ятнадцятий та двадцятий транзистори мають основний та додатковий емітери, колектори цих транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, основні емітери десятого та сімнадцятого, одинадцятого та вісімнадцятого, дванадцятого та дев'ятнадцятого, тринадцятого та двадцятого транзисторів попарно з'єднані між собою та A (54) КОМУТАЦІЙНИЙ ПРИСТРІЙ 30517 підключені відповідно до першої та другої ви хідної шини, а додаткові емітери цих транзисторів з'єднані між собою та підключені до бази третього транзистора, яка підключена до спільної шини через третій резистор, емітер третього транзистора з'єднаний з шиною джерела комутаційної напруги, а колектор - з третьою вихідною шиною, основні колектори четвертого та п'ятого транзисторів підключені відповідно до четвертої та п'ятої вихідної шини, а додаткові колектори цих транзисторів з'єднані між собою та підключені до бази третього транзистора, бази четвертого тa п'ятого транзисторів підключені до колекторів шостого та сьомого транзисторів відповідно через четвертий та п'ятий резистори, бази шостого та сьомого транзисторів з'єднані з спільною шиною відповідно через шостий та сьомий резистори, а емітери цих транзисторів підключені до нерухомих контактів механічного перемикача. Недолік цього пристрою - комутація напруги тільки однієї полярності. Найбільш близьким до винаходу є комутаційний пристрій (див. патент Росії № 2025041, кл. Н03К17/60), що містить вісім транзисторів, з яких перший, другій та третій p-n-р транзистори, четвертий, п'ятий, шостій та сьомій n-p-n транзистори, восьмий - польовий транзистор, механічний перемикач на три становища зі середнім (нейтральним) становищем та з одним рухомим та двома нерухомими контактами, одинадцять резисторів, шість діодів, п'ять діодних мостів, кожний з яких містить чотири діода, п'ять вихідних шин, шин у керування, шину комутаційної напруги та спільну шин у, при цьому колектори та емітери першого, другого, третього, шостого та сьомого транзисторів включені до діагоналі відповідно першого, другого, третього, четвертого та п'ятого діодних мостів, перші виводи яких з'єднані з шиною комутаційної напруги, другі виводи цих мостів підключені відповідно до першої, др угої, третьої, четвертої та п'ятої вихідних шин, бази першого та другого транзисторів підключені до колекторів четвертого та п'ятого транзисторів відповідно через перший та другий резистори, бази четвертого та п'ятого транзисторів з'єднані із загальною шиною відповідно через четвертий та п'ятий резистори, емітер четвертого транзистора через перший діод з'єднаний з базою третього транзистора, а через восьмий резистор підключений до першого нерухомого контакту механічного перемикача, рухомій контакт якого з'єднаний з шиною управління, бази шостого та сьомого транзисторів підключені до емітерів четвертого та п'я того транзисторів відповідно через шостий та сьомий резистори, база третього транзистора через третій резистор підключена до стоку восьмого транзистора, затвор якого через десятий резистор підключений до спільної шини, а через одинадцятий резистор з'єднаний з першими виводами третього та четвертого діодів, др угі виводи яких підключені до емітерів відповідно четвертого та п'ятого транзисторів, витік восьмого транзистора через п'ятий діод з'єднаний із спільною шиною, а через шостий діод підключений до шини комутаційної напруги. Недолік даного пристрою - неможливість комутації низьковольтної напруги. Ознаками прототипу, яки збіжні з суттєвими ознаками винаходу, що пропонується, є: перший, другий, третій та четвертий n-p-n транзистори, п'я тий, шостий та сьомий р-n-р транзистори, механічний перемикач із середнім (нейтральним) становищем та з одним рухомим й двома нерухомими контактами, перший, другий, третій та четвертий резистори, перша, друга, третя, четверта та п'ята вихідні шини, першу шину керування, шину джерела комутаційної напруги та спільну шин у, бази першого та др угого транзисторів з'єднані відповідно з першими виводами першого та другого резисторів, рухомий контакт механічного перемикача підключений до першої шини керування. Причиною, яка перешкоджає одержанню бажаного результату, - неможливість комутації низьковольтної напруги є падіння напруги на зміщених у прямому напрямку діодах діодного моста. У випадку використання кремнієвих діодів це падіння напруги рівно 0,7 В (при температурі переходу +25°С) та збільшується при падінні температури переходу. При роботі комутаційного пристрою падіння напруги на дво х зміщених діодах діодного моста є 1,4 В. Якщо комутаційна напруга складає декілька вольт, то падіння напруги на двох діодах робить неможливість використання даного комутаційного пристрою. В основу винаходу поставлена задача удосконалення комутаційного пристрою таким чином, щоб за допомогою схемотехнічних змін та доповнювань добитися поширення його функціональних можливостей шляхом забезпечення комутації низьковольтної напруги. Поставлене завдання вирішується таким чином, що комутаційний пристрій містить двадцять транзисторів, із яких перший, другий, третій, четвертий, восьмий, дев'ятий, десятий, одинадцятий, дванадцятий та тринадцятий n-р-n транзистори, п'ятий, шостий, сьомий, чотирнадцятий, п'ятнадцятий, шістнадцятий, сімнадцятий, вісімнадцятий, дев'ятнадцятий та двадцятий p-n-р транзистори, десятий, одинадцятий, дванадцятий, тринадцятий сімнадцятий, вісімнадцятий, дев'ятнадцятий та двадцятий транзистори мають основний та додатковий емітери, механічний перемикач на три становища із середнім (нейтральним) становищем та з одним рухомим й двома нерухомими контактами, чотири резистора, перший та другий світлодіоди, першу, др угу, третю, четверту та п'яту ви хідні шини, першу та другу шину керування, шину джерела комутаційної напруги та спільну шину, основні емітери десятого та сімнадцятого, одинадцятого та вісімнадцятого, дванадцятого та дев'ятнадцятого, тринадцятого та двадцятого транзисторів попарно з'єднані між собою та підключені відповідно до першої, другої, третьої та четвертої вихідної шини, колектори цих транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, додаткові емітери десятого, одинадцятого, дванадцятого та тринадцятого транзисторів з'єднані з першим виводом четвертого резистора, другий вивід якого підключено до загальної шини, додаткові емітери сімнадцятого, вісімнадцятого, дев'ятнадцятого та двадцятого транзисторів з'єднані з першим виводом третього резистора, другий вивід якого підключено до загальної шини, бази десятого, одинадцятого, дванадцятого, тринадцятого, сімнадцятого, вісім 2 30517 надцятого, дев'ятнадцятого та двадцятого транзисторів підключені до колекторів відповідно п'ятого, сьомого, шостого, чотирнадцятого, третього, четвертого, першого та другого транзисторів, бази першого та п'ятого транзисторів з'єднані між собою та через перший резистор підключені до першого нерухомого контакту механічного перемикача, бази другого та сьомого транзисторів з'єднані між собою та через другий резистор підключені до другого нерухомого контакту механічного перемикача, рухомий контакт якого з'єднаний з першою шиною керування, бази третього, четвертого, шостого та чотирнадцятого транзисторів підключені до другої шини керування, емітери третього та п'ятого, четвертого та сьомого, першого та шостого, другого та чотирнадцятого транзисторів попарно з'єднані між собою, емітери восьмого та п'ятнадцятого транзисторів, та також колектори дев'ятого ті шістнадцятого транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, колектори восьмого та п'ятнадцятого транзисторів з'єднані з базами відповідно шістнадцятого та дев'ятого транзисторів, емітери яких з'єднані між собою та підключені до п'ятої вихідної шини, база восьмого транзистора через перший світлодіод підключена до першого виводу третього резистора, база п'ятнадцятого транзистора через другий світлодіод підключена до першого виводу че твертого резистора. Комутаційний пристрій відрізняється від прототипу тим, що в нього впроваджені восьмий, дев'ятий, десятий, одинадцятий, дванадцятий та тринадцятий n-p-n транзистори, чотирнадцятий, п'ятнадцятий, шістнадцятий, сімнадцятий, вісімнадцятий, дев'ятнадцятий та двадцятий р-n-р транзистори, перший та другий світлодіоди, друга шина керування, при цьому десятий, одинадцятий, дванадцятий, тринадцятий, сімнадцятий, вісімнадцятий, дев'ятнадцятий та двадцятий транзистори мають основний та додатковий емітери, колектори цих транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, основні емітери десятого та сімнадцятого, одинадцятого та вісімнадцятого, дванадцятого та дев'ятнадцятого, тринадцятого та двадцятого транзисторів попарно з'єднані між собою та підключені відповідно до першої, другої, третьої та четвертої вихідної шини, додаткові емітери десятого, одинадцятого, дванадцятого та тринадцятого транзисторів з'єднані з першим виводом четвертого резистора, другий вивід якого підключено до загальної шини, додаткові емітери сімнадцятого, вісімнадцятого, дев'ятнадцятого та двадцятого транзисторів з'єднані з першим виводом третього резистора, другий вивід якого підключено до загальної шини, бази десятого, одинадцятого, дванадцятого, тринадцятого, сімнадцятого, вісімнадцятого, дев'ятнадцятого та двадцятого транзисторів підключені до колекторів відповідно п'ятого, сьомого, шостого, чотирнадцятого, третього, четвертого, першого та др угого транзисторів, бази п'ятого та сьомого транзисторів з'єднані з базами відповідно першого та другого транзисторів, бази третього, четвертого, шостого та чотирнадцятого транзисторів підключені до другої шини керування, емітери третього та п'ятого, четвертого та сьомого, першого та шостого, другого та чотирнадцятого транзисторів попармо з'єднані між собою, емітери восьмого та п'ятнадцятого транзис торів, та також колектори дев'ятого та шістнадцятого транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги колектори восьмого та п'ятнадцятого транзисторів з'єднані з базами відповідно шістнадцятого та дев'ятого транзисторів, емітери яких з'єднані між собою та підключені до п'ятої вихідної шини, база восьмого транзистора через перший світлодіод підключена до першого виводу третього резистора, база п'ятнадцятого транзистора через другий світлодіод підключена до першого виводу че твертого резистора, другі виводи першого та другого резисторів з'єднано відповідно з першим та другим нерухомими контактами механічного перемикача. Доказом наявності причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєви х ознак винаходу та технічним результатом є та обставина, що технічний результат - поширення функціональних можливостей пристрою шляхом забезпечення комутації низьковольтової напруги - може бути досягнутий використанням усієї сукупності суттєви х ознак винаходу. При відсутності в технічному рішенні хоча б одного важливого ознака технічний результат не досягається. На фігурі наведено схему комутаційного пристрою. Комутаційний пристрій містить транзистори 1...20, з яких перший 1, другий 2, третій 3, четвертий 4, восьмий 8, дев'ятий 9, десятий 10, одинадцятий 11, дванадцятий 12 та тринадцятий 13 nр-n транзистори, п'ятий 5, шостий 6, сьомий 7, чотирнадцятий 14, п'ятнадцятий 15, шістнадцятий 16, сімнадцятий 17, вісімнадцятий 18, дев'ятнадцятий 19 та двадцятий 20 p-n-р транзистори, десятий 10, одинадцятий 11, дванадцятий 12, тринадцятій 13, сімнадцятий 17, вісімнадцятий 18, дев'ятнадцятий 19 та двадцятий 20 транзистори мають основний та додатковий емітери, механічний перемикач 21 на три становища із середнім (нейтральним) становищем та з одним рухомим й двома нерухомими контактами, чотири резистора 22...25, перший 26 та другий 27 світлодіоди, першу 28, другу 29, третю 30, четверту 31 та п'яту 32 вихідні шини, першу 33 та другу 34 шин у керування, шину 35 джерела комутаційної напруги та спільну шину 36. Основні емітери десятого 10 та сімнадцятого 17, одинадцятого 11 та вісімнадцятого 18, дванадцятого 12 та дев'ятнадцятого 19, тринадцятого 13 та двадцятого 20 транзисторів попарно з'єднані між собою та підключені відповідно до першої 28, другої 29, третьої 30 та четвертої 31 вихідної шини, колектори цих транзисторів підключені до шини 35 джерела комутаційної напруги, додаткові емітери десятого 10, одинадцятого 11, дванадцятого 12 та тринадцятого 13 транзисторів з'єднані з першим виводом четвертого 25 резистора, другий вивід якого підключено до загальної шини 36, додаткові емітери сімнадцятого 17, вісімнадцятого 18, дев'ятнадцятого 19 та двадцятого 20 транзисторів з'єднані з першим виводом третього 24 резистора, другий вивід якого підключено до загальної шини 36, бази десятого 10, одинадцятого 11, дванадцятого 12, тринадцятого 13, сімнадцятого 17, вісімнадцятого 18, дев'ятнадцятого 19 та двадцятого 20 транзисторів підключені до коле 3 30517 кторів відповідно п'ятого 5, сьомого 7, шостого 6, чотирнадцятого 14, третього 3, четвертого 4, першого 1 та другого 2 транзисторів, бази першого 1 та п'ятого 5 транзисторів з'єднані між собою та через перший 22 резистор підключені до першого нерухомого контакту механічного перемикача 21, бази другого 2 та сьомого 7 транзисторів з'єднані між собою та через другий 23 резистор підключені до другого нерухомого контакту механічного перемикача 21, рухомий контакт якого з'єднаний з першою 33 шиною керування, бази третього 3, четвертого 4, шостого 6 та чотирнадцятого 14 транзисторів підключені до другої 34 шини керування, емітери третього 3 та п'ятого 5, четвертого 4 та сьомого 7, першого 1 та шостого 6, др угого 2 та чотирнадцятого 14 транзисторів попарно з'єднані між собою, емітери восьмого 8 та п'ятнадцятого 15 транзисторів, та також колектори дев'ятого 9 та шістнадцятого 16 транзисторів підключені до шини 35 джерела комутаційної напруги, колектори восьмого 8 та п'ятнадцятого 15 транзисторів з'єднані з базами відповідно шістнадцятого 16 та дев'ятого 9 транзисторів, емітери яких з'єднані між собою та підключені до п'ятої 32 вихідної шини, база восьмого 8 транзистора через перший 26 світлодіод підключена до першого виводу третього 24 резистора, база п'ятнадцятого 15 транзистора через другий 27 світлодіод підключена до першого виводу че твертого 25 резистора. Комутаційний пристрій працює слідуючим чином. При установці рухомого контакту механічного перемикача 21 у середнє (нейтральне) становище транзистори 10 та 17, 11 та 18, 12 та 19, 13 та 20 закриті та напруга на вихідних шинах 28, 29, 30 та 31 відсутня при будь-якій полярності напруги на шині 35. Якщо напруга на шині 35 позитивна, то емітерний перехід транзистора 15 зміщується у прямому напрямку. Транзистор 15 відкривається та своїм колекторним струмом відкриває транзистор 9. На п'ятої 32 вихідної шині з'являється позитивна напруга. Якщо напруга на шині 35 негативна, то емітерний перехід транзистора 15 зміщується у зворотному напрямку та цей транзистор закривається. В цей час відкривається транзистор 8, бо його емітерний перехід зміщується у прямому напрямку. Колекторний струм транзистора 8 відкриває транзистор 16 та на п'ятої 32 вихідної шині з'являється негативна напруга. При установці рухомого контакту механічного перемикача 21 в одне з крайніх становищ (наприклад, у нижнє по схемі) та при подачі на першу шину 33 керування напруги негативної полярності відкриваються транзистори 3 та 5, бо їхні емітерні переходи зміщується у прямому напрямку. Якщо напруга на шині 35 позитивна, то базові струми транзисторів протікають по колу: шина 135, колекторний перехід транзистора 17, перехід колекторемітер транзистора 3, перехід емітер-колектор транзистора 5, база транзистора 10. Транзис тор 10 відкривається та струм у навантаження поступає по колу: шина 35, перехід колектор-основний емітер транзистора 10, перша 28 вихідна шина, навантаження, спільна шина 36. На першої 28 вихідної шині з'являється позитивна напруга. Струм, що протікає по колу: колектор-додатковий емітер транзистора 10, створить на резисторі 25 падіння напруги, що запирає транзистор 15. У слідстві цього, транзистор 9 закритий та на п'я тої 32 ви хідної шині напруга буде відсутня. На другої 29, третьої 30 та четвертої 31 вихідних шинах напруга також буде відсутня, бо сьомій 7, перший 1 та другій 2 транзистори закриті. Якщо напруга на шині 35 негативна, то базові струми транзисторів 10 та 17 протікають по колу: спільна шина 36, навантаження, перша 28 вихідна шина, перехід основний емітер - база транзистора 17, перехід колектор-емітер транзистора 3, перехід емітер-колектор транзистора 5, перехід базаколектор транзистора 10, шина 35. Транзистор 10 відкривається та струм у навантаження поступає по колу: спільна шина 36, навантаження, перша 28 вихідна шина, перехід основний емітер - колектор транзистора 17, шина 35. На першої 28 вихідної шині з'являється напруга негативної полярності. Струм, що протікає по колу: спільна шина 36, резистор 24, перехід додатковий емітер-колектор транзистора 17, шина 35, створює падіння напруги на резисторі 24, що запирає транзистор 8. У наслідку цього транзистор 16 закритий та на п'ятої 32 вихідної шині напруга буде відсутня. На другої 29, третьої 30 та четвертої 31 вихідних шинах напруга також буде відсутня. Якщо рухомий контакт механічного перемикача 21 продовжує залишатися у крайньому (нижньому) становищі, а на першу шину 33 керування подається напруга позитивної полярності, то відкриваються транзистори 1 та 6, бо їхні емітерні переходи зміщуються у прямому напрямку. Колекторні струми транзисторів 1 та 6 є базовими струмуми транзисторів 12 та 19, тому останні відкриваються. Робота цих транзисторів аналогічній роботі транзисторів 10 та 17. На третьої 30 вихідної шині з'являється напруга позитивної полярності. При установці рухомого контакту механічного перемикача 21 у крайнє верхнє становище комутаційна напруга позитивної чи негативної полярності з'явиться на другої 29 ви хідної шині (при подачі на першу шину 33 керування напруги негативної полярності) чи на четвертої 31 вихідної шині (при подачі на першу 33 шину керування напруги позитивної полярності). іСвітлодіоди 26 та 27 передвизначені для індикації полярності комутаційної напруги, а також служать елементами зсуву рівня. Функціональні можливості запропонованого комутаційного пристрою ширше, ніж у відомих, бо внаслідок малого падіння напруги на переходах колектор-основній емітер насичених транзисторів, запропонований пристрій дозволяє комутировати низьковольтну напругу. 4 30517 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5