Главная Промышленная автоматика.

составляет 500 и 250 не соответственно. Защищенные устройства имеют большое сопротивление в открытом состоянии, вследствие чего возрастает постоянная времени ?откр Сых- Защищенные устройства имеют, кроме того, задержку переключения (~80 не), в то время как незащищенные устройства работают с перекрытием каналов (--100 не).

Перекрытие каналов (t перекр) - временное «окно» при переходе от одного канала к другому, в течение которого оба канала находятся в состоянии «включен» («открыт»). Такая схема допускает кратковременное закорачивание каналов, но обеспечивает уменьшение времени обращения. При номинальном времени,обращения 250 не типовое значение времени перекрытия составляет 100 не.

Задержка переключения (откр) - временная задержка при переходе от одного канала к следующему, в течение которой все каналы находятся в состоянии «выключено». Для существования /откр требуется, чтобы задержка выключения для предыдущего полокения коммутатора была бы меньше задержки включения для выбранного положения коммутатора. Очевидным преимуществом такой схемы является исключение каких-либо взаимных влияний между каналами. Однако запрограммиро-ваная задержка, обеспечивающая подобный способ функционирования, приводит к увеличению времени обращения до величины порядка 500 не.

Входная емкость канала (Cs, закр) - емкость закрытого ключа по отношению к земле. Основной составляющей этой величины является емкость исток - подложка, которая обычно очень мала «5 пф).

Выходная емкость канала (Со, закр) - емкость на выходе мультиплексора. В основном она определяется суммой емкостей сток - подложка всех каналов. Произведение этой величины на величину откр + Rr определяет постоянную времени, связанную с временем обращения. Таким образом, при работе на максимальной скорости импеданс источника должен быть по возможности минимальным. Величина Св, закр пропорциональна числу аналоговых каналов, подключенных к устройству; для 16-ка-нальиого коммутатора типовое значение составляет 50 пф.

Емкость между входом и выходом (Cds, закр)-емкость между входным и выходным зажимами при разомкнутом мультиплексоре.

Изоляция в разомкнутом состояныы - характеристика сквозного прохождения сигнала через разомкнутый ключ на выход. Эта величина задается на определенной частоте и обычно выражается в децибелах. Паразитное прохождение сигнала в КМОП-транзисторах в основном происходит через емкости исток - подложка и подложка - сток и имеет заметную вели-



чину на высоких частотах. Для того чтобы свести к минимуму перекрестные наводки, необходимо, чтобы источник и нагрузка имели низкий импеданс.

Подводя итог, можно заключить, что мультиплексор сам по себе представляет систему, основная функция которой заключается в коммутации аналоговых сигналов. Эффективность передачи сигнала со входа на выход зависит не только от характеристик самого устройства, но и от его включения в конкретную систему. Например, токи утечки могут вызвать заметную ошибку, если источник сигнала имеет высокое сопротивление. Однако разработчик аналоговой системы, понимая ограничения, налагаемые мультиплексором, обычно учитывает в своей разработке неидеальность его характеристик.

7.3. ПРИМЕНЕНИЯ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ

Наиболее часто мультиплексоры используются для уменьшения физических размеров и веса системы за счет сокращения числа элементов, требующихся для обработки большого числа аналоговых сигналов. При использовании мультиплексора в нормальном прямом режиме он передает сигналы с нескольких аналоговых входов на один общий выход. При этом каждый канал занимает выбранное временное «окно». При работе муль-типлексора в обратном режиме (т. е. в качестве демультиплек сора) он производит разделение поступающих последовательно на один канал данных на несколько выходов, каждый из которых представляет собой дешифрованный канал.

Мультиплексоры нашли широкое применение в бортовых системах, где с точки зрения максимальной эффективности полета вес всегда является критичным. На фиг. 7.4 представлена блок-схема мультиплексированной телеметрической системы. Многоступенчатая структура позволяет объединить несколько сотен аналоговых сигналов с использованием минимального числа элементов. Заметим, что Л1-канальный мультиплексор (Ml) осуществляет выбор одного из мультиплексоров Ai - Мм; таким образом, теоретически максимальное число используемых аналоговых сигналов равно произведению MN, где N--число каналов, связанных с каждым мультиплексором (от Ni до Мм). Выходы мультиплексоров Ni - Nm можно было бы объединить и исключить мультиплексор Mi. Однако в этом случае эффективная выходная емкость и выходные токи утечки возросли бы приблизительно в М раз, что привело бы к заметному увеличению времени обращения и значительным погрешностям в выходном напряжении.

Теперь рассмотрим два возможных варианта использования мультиплексной системы, представленной на фиг. 7.4. В первом



буферы и

форшроба-

твли

Выбор

Выбор

мулытшп-. лексора

канала

-От других

мультиплексных

у систем

Центральное

устройство

управления

Выходные данные

в последовательной форме

Модулятор/ передатчик


Фиг. 7.4. Бортовая телеметрическая система.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 [101] 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

0.0035