Оптоэлектронное устройство передачи цифровых сигналов

 

Изобретение предназначено для передачи цифровых сигналов с гальваническим разделением в системах сбора данных в устройствах обмена информацией . Цель изобретения - повьшение помехозащищенности, обеспечение контроля исправности устройства и работоспособности на ДЛИННЫХ ЛИНИЯХ связи. Устройство содержит инвертор 1 , р-р-п-транзисторы 4 и 5, светодиоды 10 и 11, формирователи 16 и 17. В оптоэлектронное устройство введены р-п-р-транзисторы 6 и. 7, RS-триггер 18, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ 19 и 20 и приемные усилители 14 и 15, предназначенные ДЛЯ усиления слаботочных сигналов фотодиодов 12 и 13. Выходной усилитель 2 предназначен , ДЛЯ hepeключeния транзисторов 5 и 7 при поступлении на вход устройства сигнала О шти 1. Устройство обеспечивает три режима работы: наличие 1 на выходе 23 сигнала неисправности означает его исправность, и сигнал на информационном выходе 22 повторяет входной сигнал наличие переменного сигнала на выходе 23 означает выход из строя одного из УЗЛОВ устройства, но выходной сигнал повторяет входной; наличие постоянного сигнала О на выходе 23 означает его отказ, т.е. выходная информация не соответствует входной . 1 ИЛ. с (О СО 4 СЛ СО со СЛ

CCNO3 СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (50 4 Н 03 K 17/78 17 56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4074610/24-21 (22) 18.04.86 (46):15.10.87. Бюл. У 38 (72) С,Е.Голиков, Д.M.Гриншпун и Ю.В.Исаченко (53) 621.314,5; 621.374.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 834917, кл. H 03 К 17/78, 1979.

Авторское свидетельство СССР

1(839058, кл, H 03 К 17/56, Н 03 К 17/78, 1979. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение предназначено для передачи цифровых сигналов с гальваническим разделением в системах сбора данных в устройствах обмена информацией. Цель изобретения — повьппение помехозащищенности, обеспечение контроля исправности устройства и работоспособности на длинных линиях связи.

Устройство содержит инвертор 1, и-р-и-транзисторы 4 и 5, светодиоды

10 и 11, формирователи 16 и 17. В оптоэлектронное устройство введены р-п-р-транзисторы 6 и 7, RS-триггер

18, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и 20 и приемные усилители 14 и 15, предназначенные для усиления слаботочных сигналов фотодиодов 12 и 13.

Выходной усилитель 2 предназначен, для переключения транзисторов 5 и 7 при поступлении на вход устройства сигнала "О" или "1". Устройство обеспечивает три режима работы: наличие

11 1I

1 на выходе 23 сигнала неисправности означает его исправность, и сигнал на информационном выходе 22 повторяет входной сигнал, наличие переменного сигнала на выходе 23 означает выход из строя одного из узлов устройства, но выходной сигнал повторяет входной; наличие постоянного сигнала "0" на выходе 23 означает его отказ, т.е. выходная информация не соответствует входной. 1 ил.

1345335

Изобретение относится к автомати- ке вычислительной технике и импульсной технике и предназначено для передачи цифровых сигналов с гальва» ническим разделением в системах сбора данных, в устройствах обмена информацией.

Цель изобретения — повьппение помехозащищенности, обеспечение контроля исправности устройства и работоспособности на длинных линиях связи.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит инвертор 1, входной усилитель 2, источник 3 питания, первый транзистор (n-p-и-типа)

4, второй транзистор 5 (n-P-и-типа), третий транзистор (р-п-р-типа). 6, четвертый транзистор (р-п-р-типа) 7, первый и второй резисторы 8 и 9, первый и второй светодиоды 10 и 11, первый и второй фотодиоды 12 и 13, первый и второй приемные усилители

14 и 15, первый и второй формирователи 16 и 17,-RS"òðèrråð 18, первый. и: второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и 20, клеммы: 21 — вход устройства, 22 — информационный выход, 23 — выход сигнала неисправности.

Выход входного усилителя 2 соеди-. нен с входом инвертора 1 и с базами второго и четвертого транзисторов

5 и 7, эмиттеры которых соединены между собой и через второй резистор

9 — с катодом первого светодиода 10 и анодом второго светодиода 11, ка. тод которого соединен с аноцом первого светодиода 10 и через первый резистор 8 — с эмиттерами первого и третьего транзисторов 4 и 6, базы которых соединены между собой и подключены к выходу инвертора 1, коллекторы первого и второго транзисторов 4 и 5 соединены между собой и подключены к положительному полюсу источника 3 питания, отрицательный полюс которого соединен с коллекторами третьего и четвертого транзисторов 6 и ?, анод и катод первого фотодиода 12 подключены соответственно к первому и второму входу первого приемного усилителя 14, выход которого соединен с входом первого формирователя 16 к выходу которого подключены S-вход триггера 18 и первый вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 20, анод и катод второго фото45 раничение тока светодиодов !0 и 11, служат для симметрирования выходных сопротивлений передатчиков, работающих на два провода линии связи: транзисторов 4-6, транзисторов 5-7, а также защищают транзисторы 4-5 от перегрузки при коротком замыкании линии. Приемные усилители 14, 15 предназначены для усиления слаботочных сигналов фотодиодов 12 и 13, а формирователи 16 и 17 преобразуют выходные сигналы приемных усилителей в, логические уровни "0" и "1".

Устройство работает следующим образом. диода 13 подключены соответственно к первому и второму входу второго приемного усилителя 15, выход которого соединен с входом второго формирователя 17, к входу которого подключены К"вход триггера 18 и второй вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 20, выход которого является выходом 23 сигнала неисправности устройства (клемма 23) и соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19, второй вход которого соединен с выходом RS-триггера 18, !

В а выход является информационным вьгходом 22 устройства (клемма 22). Входом 21 устройства (клемма 21) яв-. ляется вход входного усилителя 2.

Входной усилитель 2 предназначен

20 для переключения транзисторов 5 и 7 при поступлении на вход устройства сигнала "0" или "1 ", т,е. при поступлении "1" открывается транзистор 5 и закрывается транзистор 7, а при

25 поступлении "0" открывается транзистор 17 и закрывается транзистор 5.

Инвертор 1 предназначен для подачи на базы транзисторов 4 и 6 ин— вертированного сигнала входного усиЗО лителя 2, что обеспечивает открывание транзистора 6 и закрывание транзистора 4 при поступлении на вход . устройства сигнала "1", а при поступлении -"0" закрывание транзистора 6 и открывание транзистора 4.

Источи пс 3 питания служит для запитки линии связи, Величина питающего напряжения в общем случае не равна напряжению питания логических

4О микросхем и определяется потерями в линии связи, т.е, длиной линии связи и удельным сопротивлением ее проводов.

Резисторы 8 и 9 обеспечивают or1345335

Таким образом, при исправно работающем устройстве сигнал на его информационном выходе 22 повторяет входной сигнал, а сигнал "1" на выходе 23 элемента 20 свидетельствует об исправности устройства.

Работу устройства при возникновении неисправности следует рассматривать в двух случаях: при неисправности, приводящей к полной потере передачи информации (например, обрыв одного иэ проводов линии связи), и при неисправности, приводящей к прекращению передачи информации по

55

При поступлении на вход 21 устройства сигнала "1" открыты транзисторы

5 и 6,,-.а. транзисторы 4 и 7 закрыты.

Ток источника 3 питания протекает по цепи: транзистор 5 — резистор 9— светодиод 11 — резистор 8 — транзистор 6. Светодиод 11 при этом включен, а светодиод 10 выключен, на выходе приемного усилителя 15 возника- 10 ет сигнал, который, при достижении порога срабатывания, вызывает срабатывание формирователя 17, на выff 11 ходе которого устанавливается 1

На выходе усилителя 1 4 сигнал отс ут - 5 ствуе т, и на выходе формирователя 1 6 установлен " 0" . По сигналу формирователя 1 7 триггер 1 8 устанавливается в состояние " 0", а на выходе 23 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 присутству- 20 ет сигнал " 1 ", свидетельствующий о б исправности устройства . По сигналам с триггера 1 8 и элемента 2 0 на выходе 2 2 элемента 1 9 также ус танавли-

1 вается сигнал "1". 25

При поступлении на вход 21 устройства сигнала "0" открыты транзис-" торы 4 и 7, а транзисторы 5 и 6 зак- рыты. Ток источника 3 питания протекает по цепи: транзистор 4 — резистор 8 — светодиод 10 — резистор 9— транзистор 7. Светодиод 10 при этом включен, а светодиод 11 выключен.

На выходе усилителя 14 возникает сигнал, по которому на выходе форми- 35 рователя.16 устанавливается "1".

Отсутствие сигнала на выходе усили— теля 15 устанавливает формирователь

17 в "0". Триггер 18 устанавливается в состояние "1", на выходе 23 элемен- 40 та 20 присутствует сигнал "1", на выходе 22 элемента 19 устанавливается "0", так как на его входах присутствуют совпадающие сигналы.

45 цепи одного из оптронов (например, выход из строя одной из оптопар, одного из приемных усилителей, одного из формирователей или одного из транзисторов).

l.

В первом случае на выходах обоих усилителей 14 и 15 сигнал отсутствует, и на выходах усилителей 16 и !7 присутствует "0". Триггер 18 сохраняет при этом постоянное состояние, предшествующее моменту возникновения неисправности. На выходе 23 элемента 20 сформируется постоянный сигнал "0", так как на его входах присутствуют одноименные сигналы, синхронизирующие о неисправности устройства.

Во втором случае, при выходе из строя одной оптопары светодиод 10— фотодиод 12 отсутствуют сигналы только на выходе усилителя 14, что приведет к наличию постоянного сигна" ла "0" на выходе формирователя 16.

Триггер 18 при этом установится в постоянное состояние "О". При поступлении на вход 21 устройства сигнала

"1" сформируется сигнал на выходе усилителя 15, на выходе формирователя 17 сформируется "1" и, так как от .формирователя 16 поступает сигнал

"0" и сигналы на входе элемента 20 оказываются равноименными, на его выходе 23 устанавливается "1". На выходе 22 элемента 19 также сформируется "1". При поступлении на вход устройства сигнала "011 на выходе усилителя 15 сигнал отсутствует, а .на выходе формирователя 17 присутI ствует "0", что приводит к установке "0" на выходе 23 элемента 20 (поскольку выходной сигнал формирователя 16 по-прежнему "0" в силу неисправности), а на выходе 21 элемента 19 также установится "0".

Аналогично устройство работает при неисправности, приводящей к отсутствию сигнала на выходе формирователя 17. Следовательно, во втором случае сигнал на информационном выходе 22 устройства повторяет входной сигнал, несмотря на имеющуюся неисправность, а сигнал на выходе

23 неисправности переменным: возникновение "0" при "1" на входе 2! означает неисправность в цепи оптрона, состоящего из светодиода 10 и фотодиода )2, а при "0" на входе 21 — в

1345335

Составитель Л.Терешина

Редактор M.Íåäoëóæåíêo Техред М.Дидык Корректор И,Муска

-.г

Заказ 4931/54 Тираж 900

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 цепи оптрона, состоящего из светодиода 11 и фотодиода 13.

Таким образом устройство обеспе1 чивает три режима работы:

5 — наличие "1" на выходе 23 неисправности устройства означает его исправность, и сигнал на информационном выходе 22 повторяет входной сигнал; 10 — наличие переменного сигнала на выходе 23 неисправности означает выход иэ строя одного из узлов устройства, но выходной сигнал повторяет входной; 15 — наличие постоянного сигнала "0" на выходе 23 неисправности устройства означает его отказ, т.е. выход-. ная информация не соответствует входной. 20

Анализ выходных сигналов устройства может производиться системой, в которой устройство используется.

Формула изобретения 25

Оптоэлектронное устройство передачи цифровых сигналов, содержащее первый и второй транзисторы и-р-и-типа ь проводимости, коллекторы которых соединены, первый и второй светодиоды„ 30 первый и второй фотодиоды, первый и второй резисторы, инвертор, о т л и-. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения помехозащищенности и обеспечения контроля исправности, в него введены входной усилитель, источник питания, третий и четвертый транзисторы р-и-р-типа проводимости, первый и второй приемные усилители„ первый и второй формирователи, RS-триггер, первый и второй элементы

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход первого из которых является информационным выходом устройства, первый вход пер вого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом второго элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, который является выходом сигнала неисправности устройства, второй вход первого элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом

RS-триггера, входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с выходами первого и второго формирователей, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго приемных усилителей, первый и второй входы каждого из которых соединены с анодом и катодом соответствующих первого и второго фотодиодов, анод первого светодиода соединен с катодом второго светодиода и через первый резистор подключен к эмиттерам первого и третьего транзисторов, которые соединены, коллектор третьего транзистора подключен к отрицательному полюсу источника питания и соединен с коллектором четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером второго транзистора и через второй резистор — с.катодом первого светодиода и с анодом второго светодиода, база четвертого транзистора соединена с базой второго транзистора, с выходом входного усилителя и с входом инвертора, выход которого соединен с базами первого и третьего транзисторов, коллектор первого транзистора подключен к положительному полюсу источника питания, вход входного усилителя является входом устройства.