Формирователь биполярных кодов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для передачи информации от кодера на двухпроводную линию при построении дискретных систем передачи данных как общего, так и специального назначения. Цель изобретения - повышение достоверности и надежности формирователя. Формирователь содержит элемент развязки (на трансформаторе ), ключи, шину нулевого потенциала, шину питания, коммутатор, блок формирования импульсов, датчик тока, дифференциальный усилитель, токовое зеркало, генератор тока. 2 ил.

(19) ((I) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PEC!lYEflVIK (51)5 Н 03 М 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ?1 j o L3à

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843408/24 (22) 25.06,90 (46) 30.07.92. Бюл. ¹ 28 (71) Научно-производственное объединение

"Орион" (72) Б,Ю.Садыков, Ю.И.Пищулин и B.À,Ðîботько (56) Патент США № 4346367, кл. Н 03 К 13/24, опублик. 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1290534, кл, Н 03 М 5/18, 1987, (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ БИПОЛЯРНЫХ КОДОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для передачи информации от кодера на двухпроводную линию при построении дискретных систем передачи данных как общего, так и специального назначения, Известен формирователь, содержащий трансформатор, с первого по третий логические элементы И-НЕ, с первого по четвертый логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, первый и второй Р-триггеры и соответствующие им связи, Недостатком формирователя является отсутствие специальных мер для поддержания идентичности форм положительного и отрицательного импульсов на его выходе, необходимость наличия генератора и отсутствие защиты элементов формирователя ot выхода их из строя при перегрузке, Наиболее близким к предлагаемому является формирователь биполярных кодов, (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для передачи информации от кодера на двухпроводную линию при построении дискретных систем передачи данных как общего, так и специального назначения. Цель изобретения — повышение достоверности и надежности формирователя. Формирователь содержит элемент развязки (на трансформаторе), ключи, шину нулевого потенциала, шину питания, коммутатор, блок формирования импульсов, датчик тока, дифференциальный усилитель, токовое зеркало, генератор тока. 2 ил. содержащий первый и второй информационные каналы и первый и второй выпрямители. Каждый из информационных каналов включает два ключа, элемент развязки, выполненный на трансформаторе, и коммутатор, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих ключей, информационные входы которых объединены и подключены к шине питания, выходы ключей соединены с соответствующими выводами первичной обмотки трансформатора, третий вывод которой подключен к шине нулевого потенциала, Каждый из выпрямителей выполнен на двух транзисторах с одинаковым типом проводимости, двух резисторах и конденсаторе, первый и второй выводы вторичной обмотки трансформатора каждого информационного канала соединены с эмиттерами соответствующих транзисторов соответствующего выпрямителя, коллекторы которых

1751854 объединены с первым выводом конденсатора своего выпрямителя и являются первым выходом этого выпрямителя. Третий вывод вторичной обмотки трансформатора каждого информационного канала подключен через первый и второй резисторы соответствующего выпрямителя к базам соответствующих транзистбров этого выпрямителя и непосредственно — к второму выводу конденсатора и является вторым выходом этого выпрямителя, Первые и вторые информационные входы коммутаторов обоих информационных каналов соответственно объединены и являются соответственно прямым и инверсным управляющими входами формирователя. Управляющий вход коммутатора каждого информационного канала является соответствующим задающим входом формирователя. Первый и второй выходы первого выпрямителя объединены соответственно с вторым и первым выходами второго выпрямителя и являются соответственно первым и вторым выходами формирователя.

Недостаток данного формирователя заключается в отсутствии специальных мер для поддержания идентичности форм положительного и отрицательного импульсов на выходе формирователя и защиты элементов формирователя от выхода их из строя при перегрузке формирователя по выходу.

Целью изобретения является повышение достоверности формирователя за счет уменьшения различия форм положительного и отрицательного выходных импульсов, повышения стабильности указанного различия, а также повышение стабильности амплитуды выходных импульсов и повышение надежности формирователя за счет защиты его элементов от выхода иэ строя, Указанная цель достигается тем, что формирователь биполярных кодов, содержащий коммутатор, первый и второй информационные входы которого являются соответственно первым и вторым входами формирователя, первый и второй выходы коммутатора соединены с управляющими входами соответственно первого и второго ключей, информациОнные входы которых объединены, элемент развязки, выполнен-. ный на трансформаторе, выходы ключей соединены соответственно с первым и вторым крайними выводами первичной обмотки трансформатора, средний вывод которой подключен к шине нулевого потенциала, и шину литания, дополнительно. содержит дифференциальный усилитель, датчик тока, генератор тока, токовое зеркало и блок формирования импульсов, первый и второй входы которого подключены соответственно к

55 ны к входу токового зеркала, вход датчика тока подключен к шине питания, выход соединен с входом дифференциального усилителя и информационными входами первого и второго ключей, выводы вторичной обмотки трансформатора являются выходами формирователя.

На фиг, 1 представлена блок-схема формирователя; на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Формирователь содержит (фиг. 1) элемент 1 развязки, выполненный натрансформаторе, первый и второй ключи 2 и 3, шину

4 нулевого потенциала, шину 5 питания, коммутатор 6, блок 7 формирования импульсов, датчик 8 тока, дифференциальный усилитель 9, токовое зеркало 10, генератор 11 тока, первый и второй входы 12 и 13 и выходы 14 и 15 формирователя, Дифференциальный усилитель 9 выполнен на резисторах 16-18, транзисторах 19 и

20. Коммутатор 6 выполнен на резисторах

21 и 22 и транзисторах 23 и 24, Генератор 11 тока выполнен на резисторе 25 и транзисторах 26 и 27. Токовое зеркало выполнено на транзисторах 28 и 29, Блок 7 формирования импульсов выполнен на транзисторах 30-35, резисторах 3640 и конденсаторах 41 и 42.

Формирователь работает следующим образом.

При отсутствии передачи информации на входах 12 и,13 формирователя находятся логические нули в виде низких уровней напряжений положительной полярности. При этом коллекторные токи первого 24 и второго 23 транзисторов коммутатора 6 недостаточны, чтобы открыть ключи 2 и 3, по первичной обмотке трансформатора 1 ток не протекает, и разность потенциалов на нагрузку, подключенную к выходам 14 и 15 формирователя, равна нулю.

При подаче на второй 12 (первый 13) вход формирователя логической единицы в виде импульса напряжения положительной полярности первый 24 (второй 23) транзистор коммутатора 6 на время импульса открывается. и его коллекторный ток возрастает, В результате появляется импульс тока на управляющем входе первого 2 (второго 3) первому и второму входам формирователя, первый выход блока формирования импульсов соединен с входом генератора тока, выход которого объединен с выходом токового

5 зеркала, первым выходом дифференциального усилителя и подключен к управляющему входу коммутатора, вторые выходы блока формирования импульсов и дифференциального усилителя объединены и подключе1751854

10

30

55 ключа. Второй 3 (первый 2) ключ при этом закрыт, Первый 2 (второй 3) ключ на время импульса открывается, и от первого (второго) вывода к среднему выводу первичной обмотки трансформатора 1 протекает импульс тока. На нагрузке, подключенной к первому 14 и второму 15 выходам формирователя, относительно второго 15 выхода формирователя образуется импульс найряжения отрицательной (положительной) полярности.

Для того, чтобы при подаче на входы 12 и 13 формирователя поочередно логических единиц в виде одинаковых последовательностей импульсов напряжения положительной полярности уменьшить различйе форм соответствующих положительных и отрицательных импульсов напряжения на нагрузке, подключенной к выходам 14 и 15 формирователя, и увеличить стабильность этого различия, а также стабильность амплитуд импульсов на указанных выходах от разброса параметров элементов формирователя, от температуры, от изменения напряжения истьчника питания и от изменения параметров входных сигналов, формирователь охвачен отрицательной обратной связью, Напряжение с датчика 8 тока, обусловленное током; протекающим через ключи 2 и 3, подается на вход дифференциального усилителя 9, на выходах которого при этом . устанавливаются некоторые значения токов. В результате ток, вытекающий из третьего входа коммутатора 6, образуется из двух составляющих: постоянной, задаваемой генератором 11 тока, и переменной, образуемой при суммировании выходного тока дифференциального усилителя 9 и выходного тока токового зеркала 10. Величина тока, вытекающего из третьего входа 43 коммута. тора 6 при подаче информационных сигналов на второй и первый входы коммутатора

6, определяет ток на управляющем входе открытого на данный момент ключа формирователя, а следовательно, и степень открытия указанного ключа, и величину тока, протекающего через датчик 8 тока.

Изменение тока, протекающего через открытый на данный момент ключ формирователя, вызывает приращение напряжения на датчике 8 тока. В результате изменяется ток, вытекающий из третьего входа 43 коммутатора 6, за счет изменения переменной составляющей этого тока, что приводит к такому изменению тока на управляющем входе открытого на данный момент ключа формирователя, чтобы, изменив степень открытия укаэанного ключа, компенсировать приращение напряжения на датчике 8 тока, Делитель напряжения на резисторах 17 и 16 и датчик 8 тока формирователя определяют максимальную степень открытия ключей 2 и 3, Выбором максимальной степени открытия указанных ключей, исключающим вхождение последних в насыщение, можно уменьшить различие форм положительного и отрицательного импульсов напряжения на нагрузке, подключенной к выходам 14 и 15 формирователя, при подаче на входы 12 и 13 формирователя поочередно логических единиц в виде одинаковых последовательностей импульсов. напряжения положительной полярности.

Генератор 11 тока, участвующий в формировании тока третьего входа 43 коммутатора 6, имеет стробирующий вход 44, при подаче на который низкого уровня напряжения положительной полярности происходит выключение указанного генератора 11

Для защиты ключей 2 и 3 от перегрузок по мощности, которые могут возникнуть при воздействии входных сигналов, введен блок

7 формирования импульсов, который ограничивает максимальное время открытия указанных ключей 2 и 3. При отсутствии передачи информации уровни логического нуля со входов 12 и 13 формирователя подаются на базы транзисторов 32;й 35 блока 7 формирования импульсов, когорые в результате открыты, а транзисторы 33, 34, 30 и 31 закрыты. Конденсаторы 41 и 42 разряжены через открытые транзисторы 32 и 35 соответственно. Генератор 11 тока и токовое зеркало включены. Формирователь готов к работе. . При подаче на вход 12 (вход 13) формирователя логической единицы в виде импульса положительной полярности транзистор 32 (транзистор 35) блока 7 формирования импульсов закрывается, а конденсатор 41(конденсатор 42) заряжается с постоянной времени, определяемой произведением номиналов резистора 36 (резистора 38) и конденсатора 41 (конденсатора 42).

После окончания действия импульса тран зистор 32 (транзистор 35) открывается и разряжает через себя конденсатор 41 (конденсатор 42). Если в течение действия указанного импульса напряжение на конденсаторе 41 (конденсаторе 42) не успевает достигнуть уровня, при котором открывается транзистор 33 (транзистор 34), то транзисторы 30 и 31 остаются в закрытом состоянии и блок 7 формирования импульсов не влияет на работу формирователя. В противном случае они открываются и до конца действия импульса выключаю генератор 11 тока и токовое зеркало 10. При этом на третий вход 43 коммутатора 6 пере1751854 стает задаваться ток, а следовательно, перестает задаваться ток на управляющий вход ключа 2 (ключа 3) формирователя и ключ 2 (ключ 3) закрывается, Уровень напряжения на конденсаторе 41 (конденсаторе 42), при котором открывается транзистор 33 (транзистор 34), задается резистивными делителями 37 и 39.

Работа формирователя иллюстрируется временными диаграммами с 45 по 50, приведенными на фиг. 2.

Таким образом, предлагаемый формирователь характеризуется малой величиной остаточного напряжения на своих выходах

nociie прохождейия пачки импульсов, представляющей собой информацию, закодированную по коду Манчестер-2, а также малым различием форм положительного и отрицательного импульсов и стабильностью их амплитуды на выходах формирователя при поочередной подаче на его входы бдного и того же импульса положительной полярности, Предлагаемый формирователь характеризуется более высокой надежностью за счет защиты его элементов от выхода из строя. Указанный формирователь по сравнению с прототипом имеет защиту от короткого замыкания по выходам, по сравнению с аналогами — дополнительно также и защиту от воздействия входных сигналов, приводящих к перегрузке его злементов, Предлагаемый формирователь имеет простую схемную реализацию и возмож. ность выполнения его с малой массой и малыми габаритами, например. в виде

"микросборкэ плюс трансформатор".

Формула изобретения

Формирователь биполярных кодов, содержащий коммутатор. первый и второй ин-. формационные входы которого являются

5 соответственно первым и вторым входами формирователя, первый и второй выходы коммутатора соединены с управляющими входами соответственно первого и второго ключей, информационные входы которых

10 объединены, элемент развязки, выполненный на трансформаторе, выходы ключей соединены соответственно с первым и вторым крайними выводами первичной обмотки трансформатора, средний вывод которой

15 подключен к шине нулевого потенциала, и шину питания, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения достоверности и надежности формирователя, в него введены дифференциальный усилитель, датчик тока, 20 генератор тока, токовое зеркало, и блок формирования импульсов, первый и второй входы которого подключены соответственно к однолменным. входам формирователя, первый выход блока формирования импуль25 сов соединен с входом генератора тока„выход которого объединен с выходом токового зеркала, первым выходом дифференциального усилителя и подключен к управляющему входу коммутатора, вторые выходы блока

30 формирования импульсов и дифференциального усилителя обьединены и подключены к входу токового зеркала, вход датчика .тока подключен к шине питания, выход соединен с входом дифференциального усили35 теля и информационными входами первого и второго ключей, выводы вторичной обмотки трансформатора являются выходами формирователя.

1751854

1751854

Составитель Н. Бочарова

Техред М. Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор С. Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2697 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., 4/5