Требования к коммутаторам.

1. соответствующие метрологические характеристики (точности, диапазон измеряемых напряжений и д.р.);

2. ограниченное число подключаемых каналов;

3. высокое быстродействие;

4. высокая надежность.

Эти требования оказывают влияние на выбор схем коммутаторов, элементную базу, выбор режимов, мощности, источника напряжения и так далее, в том числе и КПД.

Коммутаторы можно разделить на определенные группы:

- по точности:

1. коммутаторы ненормируемой точности (δ > 4%);

2. коммутаторы средней точности (1% < δ < 4%);

3. точные коммутаторы (0,05% < δ < 1%);

4. прецизионные коммутаторы (δ < 0,05%);

Переход от одной группы к другой связан с усложнением схемы коммутаторов.

- по амплитуде коммутируемых сигналов:

1. коммутаторы больших сигналов (0,1В < U_с <10В);

2. коммутаторы средних сигналов (1мВ < U_с < 100мВ);

3. коммутаторы малых сигналов (U_с < 1мВ);

Коммутация больших сигналов связана с обеспечением линейности амплитудных характеристик. Коммутация малых сигналов связана с влиянием остаточных напряжений в схеме, соизмеримых с диапазоном коммутируемых сигналов.

- по числу коммутируемых каналов:

1. n < 10 – малоканальные коммутаторы;

2. 10 < n < 50 –среднеканальные коммутаторы;

3. n > 50 – многоканальные коммутаторы;

- по быстродействию:

1. медленно действующие коммутаторы (Т_к > 0,1c);

2. коммутаторы среднего быстродействия (0,1мс < Т_к < 0,1c);

3. быстродействующие коммутаторы (1мкс < Т_к < 0,1мс);

4. сверхбыстродействующие коммутаторы (Т_к < 1мкc).

Информационные характеристики коммутаторов позволяют согласовать коммутируемые сигналы с сигналами, используемыми в системе обработки. Основное условие возможной коммутации состоит в выполнении неравенства:

,

где:

N – производительность n источников сигналов;

V_k – пропускная способность коммутатора.

Количество информации, выдаваемое источником сигнала, описывается равенством:

,

где:

I – количество информации;

T_c – время передачи сигнала;

F_max – предельная частота сигнала;

U_cmax, U_cmin – максимальное и минимальное значения передаваемого сигнала.

Производительность источника сигнала определяется формулой:

.

Период квантования по теореме Котельникова:

.

Теоретически период коммутации можно принять равным периоду квантования. Однако, из-за конечного времени передачи сигнала T_с берется равным T.

,

γ₁ > 1 – для коммутаторов ненормируемой точности;

γ₁ = 3÷5 – для коммутаторов средней точности;

γ₁ = 20÷50 – для точных коммутаторов.

Таким образом, при числе каналов n:

и производительность всех каналов:

.

Пропускная способность

,

т.к.

.

Скорость передачи сообщений с учетом дополнительных потерь:

,

где:

T_M – «мертвое время», в течении которого погрешность больше заданного значения;

δ_M – погрешность, соответствующая «мертвому времени»;

T_n – время передачи сигнала с заданной погрешностью.

В течение «мертвого времени» передача из-за больших шумов невозможна, т.к. δ_м >> δ.

Предельная пропускная способность:

;

при

выполняется неравенство:

.

Пропускная способность коммутатора должна быть достаточной для прохождения коммутируемых сигналов без искажения.