2. Электромеханические коммутаторы.

Это реле, шаговые переключатели.

Достоинства:

- простота.

Недостатки:

- невысокое быстродействие (100 переключений в секунду);

- невысокая надежность.

3. Электронные коммутаторы.

Электронные коммутаторы являются наиболее современными.

Принципиальная схема электронного коммутатора:

где:

1. генератор тактовых импульсов;

2. распределитель импульсов;

3. канальные ключи;

4. формирователь выхода.

В состав коммутаторов входят триггеры, диодные матрицы и электронные ключи. Одними из ответственных элементов являются ключи. Существуют параллельные и последовательные ключи.

Параллельные ключи.

Принципиальная схема.

При замыкании ключа под действием управляющего напряжения U_вых = 0. Если ключ разомкнут, то U_вых = U_вх .

Последовательные ключи.

Принципиальная схема.

В случае, когда ключ замкнут U_вых = U_вх. При разомкнутом ключе U_вых = 0.

Требования к электронным ключам:

1. минимальное падение напряжения на замкнутом переключающем элементе;

2. минимальный ток, проходящий через переключающий элемент в разомкнутом состоянии;

3. максимальная скорость при переходе из одного состояния в другое.

Существует несколько типов электрических схем электронных ключей.

1. Схема ключа «на диодах».

Если на D₂ подать U_упр положительной полярности, то U_вх будет передаваться на выход, т.к. цепь D₂ , R₂ , будет «подперта» напряжением U_у.

Если U_упр будет равно нулю, то U_вых тоже будет равно нулю, т.к. сопротивление на R_н гораздо больше сопротивления цепи D₂ , R₂ .

Достоинства таких ключей:

1. простота;

2. малое энергопотребление.

Недостатки:

1. наличие связи между U_вх и U_упр;

2. в открытом и закрытом состояниях сопротивление схемы разное, т.е. параметры схемы влияют на U_вых через R_н и R₁;

3. невозможность коммутации малых входных напряжений из-за наличия зоны нечувствительности на начальных участках вольтамперной характеристики диода.

2.Схема ключа «на транзисторах».

R_i – сопротивление источника входного сигнала;

R_k – сопротивление цепи ключа;

R₁, R₂ – сопротивления, связанные с управлением.

При отсутствии управляющего напряжения транзистор находится в открытом состоянии за счет подачи на его базу отрицательного потенциала цепи U. В этом случае U_вх падает на R_k и U_вых становится равным нулю (здесь R_н >>R_k).

При подаче управляющего напряжения положительной полярности на базу транзистора, он запирается и напряжение входа подается на выход.

Достоинства этой схемы:

1. допускается подключение сигналов малого уровня;

2. не требуется большой мощности источника управления.

Недостатки:

1. зависимость работы элементов схемы от температуры.

Для многоканального коммутатора схемы переключения объединяются по выходу.

Распределитель импульсов в простейшем случае может быть представлен такой схемой:

где:

ЛЗ - линия задержки;

Ф - формирователь сигнала.

Сигнал управления, проходя по линии задержки, по очереди поступает на формирователи, импульсами которых замыкаются ключи в момент времени τ_i .

Для коммутации цифровых сигналов используются мультиплексоры.