Устройство гальванической развязки

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для согласования быстродействующих цифровых устройств с внешними абонентами. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости - достигается за счет подтверждения состояний на выходе как логического нуля, так и логической единицы. Устройство гальванической развязки содержит входные клеммы 1 и 2, резисторы 3-8, инверторы 9-15, ключи 16-18, дифференциаторы 19 и 20, трансформатор 21, диоды 22-24, конденсатор 25, транзистор 26. Введение в устройство второго входа, на который подаются положительные импульсы, периодически подтверждающие состояние устройства благодаря подзарядке конденсатора 25, повытает надежность работы устройства, так как при этом на входе инвертора 15 всегда сохраняется минимальная логическая единица, при которой на выходе устройства низкий потенциал . 1 ил. S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

jSi)S Н 03 К 5/01

ГОСУДАРСТЯЕННЬ1Й КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР (21) 4416357/21 (2?) 26,04.88 (46) 23,03.91. Вюл. Р 11 (72) О. Л.Бенедиктов (53) 621 373(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1287.252, кл. Н 03 К 5/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР К -1?33769, кл. Н 03 К 5/01, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ

РАЗВЯЗКИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для согласования быстродействую- . щих цифровых устройств с внешними абонентами. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости — достигается за счет подтверждения состояний

„„80„„1637ОО2 А1 на выходе как логического нуля, так и логической единицы. Устройство гальванической развязки содержит входные клеммы 1 и 2, резисторы 3-8, инверторы 9-15, ключи 16-18, дифференциаторы 19 и 20, трансформатор 21, диоды 22-24, конденсатор 25, транзистор

?6. Введение в устройство второго входа, на который подаются положительные импульсы, периодически подтверждающие состояние устройства благодаря подзарядке конденсатора 25, повышает надежность работы устройства, так как при этом на входе инвертора 15 всегда сохраняется минимальная логическая единица, при которой на выходе устройства низкий потенциал. 1 ил.

3 1637002 4

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для согласования быстродействующих цифровых устройств с внешними абонентами.

Цель изобретения — повьппение помехоустойчивости — достигается за счет подтверждения состояний на выходе как логического нуля, так и логической единицы.

На.чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство гальванической раз вязки содержит входные клеммы 1 и ?, резисторы 3-8,.инверторы 9-15, ключи 16-18, дифференциаторы 19 и 20, трансформатор 21, диоды 22-24, конденсатор ?5 и транзистор 26.

Устройство работает следующим образом, При включении первого и второго источников питания конденсатор 25 ° разряжен, на входе.инвертора 15 низкий потенциал, на-выходе устройства 25 высокий потенциал. Пусть на первой входной клемме 1 устройства высокий потенциал, тогда инвертор 9 открыт и на его выходе низкий потенциал, который подается на входы иннерторов

11-13, а также на вход дифференциатора 20, С выходов инверторов 1 2 и

13 высокие потенциалы подаются на входы дифференциатора !9 и инвертора 14 соответственно. Так как выходами инверторов 12 и 14 являются

35 транзисторы с открытыми коллекторами, то при подаче на вход инвертора 14 высокого потенциала его выходной транзистор открывается до насыщения и его выходное сопротивление низкое, а ныходной транзистор с, открытым коллектором инвертора 12 закрыт и представляет высокое выходное сопротивление, Таким образом, первая обмотка импульсного трансформатЬра 21 оказывается разомкнутой, а вторая обмотка своим концом оказывается соединенной .через насыщенный выходной транзистор инвертора 14 с отрицательной шиной первого источника питания, На нторой вход устройстна (клемма 2) поступают импульсы положительной полярности определенной длитель55 ности и скважности, которые подтверждают состояние устройства. С выхода инвертора 10 инвертированные импульсы поступают на ключи 17 и 18 (коллекторы закрытых транзисторов) и управляющий вход ключа 16, с выхода которого импульсы проходят через вторую обмотку и насьппенный выходной транзистор инвертора 14 на отрицательную шину. При этом на вторичной обмотке трансформатора 21 возникают импульсы отрицательной полярности, которые проходят через диод 22 на эмиттер транзистора 26 и открывают его. Происходит, периодическое подтверждение низкого потенциала на входе иннертора 15.

При изменении высокого потенциала на первом входе устройства на низкий происходит закрытие иннертора 9, и на его выходе появляется высокий потенциал, который открывает до насыщения три инвертора 11-13 и закрывает инвертор 14, Теперь выходной транзистор иннертора 14 оказывается закрытым, поэтому конец второй обмотки трансформатора ?1 оказывается разъединенным с отрицательной шиной, а выходной транзистор инвертора 12 оказывается открытым до насыщения и через него начало первой обмотки соединяется с отрицательной шиной. Одновременно с этим происходят изменения потенциалов на входах дифференциаторов 19 и 20. На входе дифференциатора 20 происходит изменение входного потенциала с низкого уровня на высокий, а на входе дифференциатора 19 — наоборот, с высокого на низкий уровень. Поэтому на выходе дифференциатора 19 продифференцированный импульс отрицательной полярности не изменяет закрытого состояния транзистора 17, а на выходе дифференциатора 20 продифференцированный импульс положительной полярности поступает на базу транзистора

18 и открывает его при этом вход ключа 1,6 оказывается под низким потенциалом, длительность которого равна длительности продифференцированного по переднему фронту входного сигнала, На выходе транзисторного кляча 16 возникает импульс положительной полярности, который проходит через первую первичную обмотку и насыщенный .выходной транзистор .инвертора 12 на отрицательную шину.

На вторичной обмотше.трансформатора 21 возникает положительный импульс, который поступает через диод 23 на вход иннертора 15 и открыва1637002 ет его. На выходе устройства уровень выходного сигнала изменяется с высокого на низкий. Одновременно происходит заряд конденсатора 25 от положительного импульса, поступающего через резистор 7. Иинимальная длительность этого импульса должна быть достаточной для заряда этого конденсатора.

Диод 24 служит для развязки входного импульса положительной полярности, поступающего на вход иннертора 15 от конденсатора 25. Поэтому входной импульс поступает без задержки и затягивания переднего фронта на вход инвертора 15, После окончания первого импульса, сформированного от переднего фронта входного сигнала, происходит разряд конденсатора ?5 через диод

24 и параллельно соединенные входное сопротивление инвертора 15 и сопротивление резистора 8. При иннерторе 15 KYOII-структуры его входное сопротивление измеряется сотнями кРм и сопротивление резистора 8 измеряется также сотнями кОм, это дает возможность при сравнительно малой величине емкости (сотни и«!«) конденсатора ?5 получить большое время разряда, что позволяет значительно снизить частоту следования импульсов, подаваемых на второй вход устройства. При разряде конденсатора 25 происходит уменьшение положительного потенциала на входе инвертора 15 до величины минимального значения

« Лог.) "«. .В это время на второй вход устройства поступают положительной полярности импульсы, которые с выхода иннертора 10 поступают на вход ключа 16 и с его выхода проходят через первую обмотку трансформатора

21 и насьш!енный выходной транзистор инвертора l? на отрицательную шину, На вторичнои обмотке трансформатора ?1 импульсы положительной полярности подзаряжают конденсатор 25 и и поддерживают на входе иннертора 15 высокий потенциал ("Лог,l"), При изменении уровня входного сигнала на первом входе устройства с низкого на высокий три иннертора 11-13 закрываются низким выходным сигналом инвертора 9, а выходной транзистор инвертора 14 открывается до насыщения. Теперь вторая обмотка трансформатора 2) пропускает импульсы, а

55 первая обмотка не проводит ток, так как ее начало подсоединено к коллектору закрытого выходного транзистора инвертора )2, Одновременно с изменением уровня входного сигнала на нходе устройства происходит изменение выходного напряжения на выходе инвертора 13 с низкого уровня на высокий. При этом на выходе дифференциатора 19 возникает продифференциронанный по переднему фронту выходного сигнала инвертора !

3 импульс положительной полярности, который поступает на ключ 17 и открынает его до насыщения, что приводит к открытию ключа 16 и возникновению на вторично" обмотке трансформатора

2! импульса отрицательной полярности, который проходит через второй диод ?? на эмиттер транзистора 26 и открывает его. Происходит разряд конденсатора ?5 через третий диод 24, открытый транзистор 26 и частично через резистор 7, который оказывается параллельно подключенным к диоду 24 °

На входе первого иннертора 15 входной потенциал изменяется с высокого на низкий, а на его ныходе и выходе устройства возникает нысокий потенциал ("лог,l"), После этого происходит подтверждение этого состояния устройства паложительнь«ми импульсами (импульсы накачки g подаваемыми с генератора импульсов на нторой вход устройства. Если изменения уровня входного сигнала, подаваемого на первый вход устройства, сонпадают с передним фронтом импульса, подаваемого на второй вход устройства, или если это изменение уровня происходит во время действия импульса

"накачки"на втором входе уcTpopñòâà, то происходит переключение первой и второй первичных обмоток трансфор-. матора 21 во время изменения уровня входного сигнала на первом входе устройства. В это время на вход ключа 16 подается низкий потенциал с выхода инвертора 10, если изменение уровня входного сигнала на первом входе произошло во время действия положительного импульса "накачки, подаваемого на второй вход устройства. Затем происходит дифференцирование по переднему фронту входного сигнала, подаваемого на первый вход устройства, что приводит к насыщению ключа 17 или ключа !8, низкий,1637002 потенциал с коллектора одного иэ которых подается на вход транзисторного ключа 16.

Таким образом, низкий потенциал на входе транзисторного ключа 16 присутствует с момента поступления импульса с выхода инвертора )О.до окончания продифференцированного импульса„ подаваемого íà первьй вход устройства, На вторичной обмотке ф))ансформатора 21 возникает импульс в момент переключения первичных обмоток. Полярность этого импульса зависит от проводящей первой или второй обмоток в зависимости от уровня входного сигнала, подаваемого на первый вход устройства. Введение в устройство второго входа, на который подаются положительные импульсы, периодически подтверждающие состояние устройства благодаря подзарядке конденсатора 25, повышает надежность работы устройства, так как при этом на входе инвертора 15 всегда сохраняется минимальная "Лог ° 1", при которой на выходе устройства низкий потенциал.

Формула изобретения

Устройство гальванической развязки, содержащее два источника питания, трансформатор, два инвертора, ключ, три диода, конденсатор, три резистора, транзистор, входную и выходную клеммы, причем первый вывод первой обмотки трансформатора через первый ключ соединен с положительной шиной первого источника питания, эмиттер транзистора через анодкатод первого диода соединен с анодом второго диода катод которого соединен с входом первого инвертора и первым выводом первого резистора, база транзистора соединена с отрицательной шиной второго источника питания и первым выводом конденсатора,, вторичная обмотка трансформатора соединена соответственно"с анодом второго диода и базой транзистора, выводы питания первого инвертора соединены с шинами второго-источника питания, о т л и ч а ю щ е е с я те

1 что, с целью повышения помехоустойчивости эа счет подтверждения состоя5 ний на выходе как логического нуля = так и логической единицы, в него введено пять инверторов, два дифференциатора, два ключа, три резистора

Э вторая обмотка трансформатора, вторая входная клемма, причем коллектор транзистора соединен с входом первого инвертора, через катод-анод третьего диода †. с вторыми выводами первого резистора и конденсатора а

1 через второй резистор - с отрицательной шиной второго источника питаний, выход первого инвертора соединен с выходной клеммой, второй вывод первой обмотки соединен с вы- ходом второго инвертора, вход которого соединен с входами первого дифференциатора, третьего и четвертого инверторов, выходом пятого ннвертО ра и первым выводом третьего реэис25 тора, вход пятого инвертора соединен с первой входной клеммой, вторая входная клемма соединена с входом шестого инвертора, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, первым выводом четвертого резистора, а через параллельно соединенные второй и третий ключи с отрицательной шиной первого источника питания, выход четвертого инвертора

35 соединен с входом второго дифференциатора и первым выводом пятого резистора, выходы дифференциаторов соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, 40 первый вывод первой обмотки трансформатора через вторую обмотку трансформатора соединен с выходом седьмо, го инвертора, вход которого соединен с первым выводом шестого резис45 тора и выходом третьего инвертора вторые выводы третьего, четвертого, пятого, шестого резисторов соединены с положительной шиной первого источника питания, выводы питания

50 инверторов второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого соединены с шинами первого источника питания,