Многоканальный блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники, а именно к устройствам гальванической развязки, и может быть использовано для передачи цифровых сигналов между гальванически развязанными устройствами. Технический результат заключается в повышении стойкости к воздействующим факторам за счет применения более стойких электрорадиоизделий. Такой результат достигается за счет того, что в многоканальный блок трансформаторной развязки, каждый канал которого содержит первый и второй трансформаторы с первичной и вторичной обмотками, первый логический элемент “НЕ”, первый, второй, третий и четвертый резисторы, первый, второй, третий и четвертый диоды, дополнительно введены формирователь сигналов, блок управления формирователя сигналов, первый, второй, третий и четвертый логические элементы “И”, второй логический элемент “НЕ”, RS-триггер, RS-триггер выполнен на логических элементах “ИЛИ”, соединенные соответствующими связями. 1 ил.

 

Изобретение относится к области схемотехники, а именно к устройствам гальванической развязки и может быть использовано для передачи цифровых сигналов между гальванически развязанными устройствами.

Известен блок трансформаторной развязки (см. патент № РФ 2475951 опубликован 20.02.2013), который содержит генератор импульсов, первый вход которого является входом устройства и первый трансформатор с первичной и вторичной обмотками. Один вывод первичной обмотки через первый резистор, а другой вывод непосредственно соединены с соответствующими выходами генератора импульсов, а выводы вторичной обмотки соединены между собой через последовательно соединенные первый диод и второй резистор и заземлены. Трансформаторы с первичной и вторичной обмотками, идентичны первому трансформатору, резисторы, первая и вторая группы диодов, первый и второй RS-триггеры, логические элементы “НЕ”, инверсные входы которых соединены с четными входами генератора импульсов, нечетные входы которого соединены с прямыми входами логических элементов “НЕ” и являются другими входами устройства. Один вывод каждой первичной обмотки трансформаторов через введенный резистор, а другой вывод этой же обмотки непосредственно соединены с соответствующими выходами генератора импульсов, выводы каждой вторичной обмотки введенных трансформаторов соединены между собой через последовательно соединенные введенные диод первой группы и резистор и заземлены. Катоды диодов второй группы объединены между собой и подключены к шине питания, а аноды подключены к катодам первого и введенных диодов первой группы и к соответствующим входам первого и второго RS-триггеров, выходы которых являются выходами устройства.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является потеря работоспособности устройства в условиях воздействия специальных воздействующих факторов.

Решаемой технической проблемой является создание работоспособного многоканального блока трансформаторной развязки при воздействии специальных воздействующих факторов.

Достигаемым техническим результатом является повышение стойкости к специальным воздействующим факторам за счет применения более стойких электрорадиоизделий.

Для достижения технического результата в многоканальный блок трансформаторной развязки, каждый канал которого содержит первый и второй трансформаторы с первичной и вторичной обмотками, логический элемент “НЕ”, первый, второй, третий и четвертый резисторы, первый, второй, третий и четвертый диоды, при этом катоды третьего и четвертого диодов объединены между собой и подключены к шине питания, а их аноды подключены к катодам первого и второго диодов, и к первым выводам третьего и четвертого резисторов, вторые выводы которых объединены между собой и заземлены, при этом вторые выводы третьего и четвертого резисторов соединены через вторичные обмотки первого и второго трансформатора с анодами первого и второго диодов соответственно, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с первичными обмотками первого и второго трансформаторов, новым является то, что дополнительно введены формирователь сигналов, блок управления формирователя сигналов, первый, второй, третий и четвертый логические элементы “И”, логический элемент “НЕ”, RS-триггер, входы которого соединены с анодами третьего и четвертого диодов, RS-триггер выполнен на логических элементах “ИЛИ”, выход первого из которых соединен с первым входом формирователя сигналов, выход которого является выходом устройства, а вход разрешения соединен с выходом блока управления формирователя сигналов, первые и вторые входы которого соединены соответственно с анодами третьего и четвертого диодов, первые выводы первого и второго резисторов соединены с выходами первого и третьего логических элементов “И”, выходы второго и четвертого логических элементов “И” подключены к первичным обмоткам первого и второго трансформаторов соответственно, первые входы первого и второго логических элементов “И” объединены между собой, являются входом устройства и соединены с входом логического элемента “НЕ”, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого логических элементов “И”, вторые входы второго и четвертого логических элементов “И” объединены между собой и подключены к выходу логического элемента “НЕ”, вход которого является тактовым и соединен со вторыми входами первого и третьего логических элементов “И”.

Введение в заявляемое устройство дополнительных логических элементов “И” и элемента “НЕ” позволило создать устройство с повышенной стойкостью к специальным внешним воздействующим факторам.

На фигуре приведена схема заявляемого многоканального блока трансформаторной развязки.

Многоканальный блок трансформаторной развязки состоит из восьми каналов, каждый канал которого содержит первый и второй трансформаторы 9, 10 с первичной и вторичной обмотками, логический элемент “НЕ” 1, первый 7, второй 8, третий 13 и четвертый 14 резисторы, первый 11, второй 12, третий 15 и четвертый 16 диоды, при этом катоды третьего 15 и четвертого 16 диодов объединены между собой и подключены к шине питания, а их аноды подключены к катодам первого 11 и второго 12 диодов, и к первым выводам третьего 13 и четвертого 14 резисторов, вторые выводы которых объединены между собой и заземлены, при этом вторые выводы третьего 13 и четвертого 14 резисторов соединены через вторичные обмотки первого 9 и второго 10 трансформатора с анодами первого 11 и второго 12 диодов соответственно, вторые выводы первого 7 и второго 8 резисторов соединены с первичными обмотками первого 9 и второго 10 трансформаторов, отличающийся тем, что дополнительно введены формирователь сигналов 20, блок управления формирователя сигналов 17, первый 3, второй 4, третий 5 и четвертый 6 логические элементы “И”, логический элемент “НЕ” 2, RS-триггер, входы которого соединены с анодами третьего 15 и четвертого 16 диодов, RS-триггеры выполнены на логических элементах 18, 19 “ИЛИ”, выход первого 18 из которых соединен с первым входом формирователя сигналов 20, выход которого является выходом устройства, а вход разрешения соединен с выходом блока управления формирователя сигналов 17, первые и вторые входы которого соединены соответственно с анодами третьего 15 и четвертого 16 диодов, первые выводы первого 7 и второго 8 резисторов соединены с выходами первого 3 и третьего 5 логических элементов “И”, выходы второго 4 и четвертого 6 логических элементов “И” подключены к первичным обмоткам первого 9 и второго 10 трансформаторов соответственно, первые входы первого 3 и второго 4 логических элементов “И” объединены между собой, являются входом устройства и соединены с входом логического элемента “НЕ” 1, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего 5 и четвертого 6 логических элементов “И”, вторые входы второго 4 и четвертого 6 логических элементов “И” объединены между собой и подключены к выходу логического элемента “НЕ” 2, вход которого является тактовым и соединен со вторыми входами первого 3 и третьего 5 логических элементов “И”.

Устройство работает следующим образом:

На вход устройства ”Вход 1” подается сигнал в цифровом виде и поступает на первые входы логических элементов “И” 3, 4 и на вход логического элемента “НЕ” 1. С выхода логического элемента "НЕ" 1 инвертированный сигнал поступает на первые входы логических элементов “И” 5, 6. Одновременно на вторые входы логических элементов “И” 3, 5 подается сигнал в цифровом виде с входа устройства “Тактовый вход”, а инвертированный сигнал с входа устройства “Тактовый вход” подается на вторые входы логических элементов “И” 4, 6. Таким образом, на выходах логических элементов “И” 3, 4 и 5, 6 формируется модулированный сигнал, полученный из сигналов на первом и втором входах логических элементов “И” 3, 4 и 5, 6. Сигналы с выходов логических элементов “И” 3, 4 и 5, 6 через резисторы 7 и 8 поступают на первичные обмотками трансформаторов 9 и 10. Преобразованные сигналы с вторичных обмоток трансформаторов 9 и 10 через диоды 11 и 12 поступают на входы RS-триггера выполненного на логических элементах “ИЛИ” 18, 19, на выходе 18 которого будет сигнал, идентичный сигналу, поступившему на “Вход 1” и не имеющий с ним гальванической связи. При наличии разрешающего сигнала на входе формирователя сигналов 20, на его выходе "Выход 1" будет сигнал, идентичный сигналу с выхода логического элемента “ИЛИ” 18. Разрешающий сигнал для формирователя сигналов 20 выдает блок управления формирователем сигналов 17. Таким образом, реализуется работа одного канала в данном устройстве. Работа остальных каналов идентична первому каналу.

Для подтверждения практической возможности был изготовлен и испытан макетный образец многоканального блока трансформаторной развязки, который подтвердил его работоспособность.

Многоканальный блок трансформаторной развязки, каждый канал которого содержит первый и второй трансформаторы с первичной и вторичной обмотками, первый логический элемент “НЕ”, первый, второй, третий и четвертый резисторы, первый, второй, третий и четвертый диоды, при этом катоды третьего и четвертого диодов объединены между собой и подключены к шине питания, а их аноды подключены к катодам первого и второго диодов и к первым выводам третьего и четвертого резисторов, вторые выводы которых объединены между собой и заземлены, при этом вторые выводы третьего и четвертого резисторов соединены соответственно через вторичные обмотки первого и второго трансформаторов с анодами первого и второго диодов, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с первичными обмотками первого и второго трансформаторов, отличающийся тем, что дополнительно введены формирователь сигналов, блок управления формирователя сигналов, первый, второй, третий и четвертый логические элементы “И”, второй логический элемент “НЕ”, RS-триггер, входы которого соединены с анодами третьего и четвертого диодов, RS-триггер выполнен на логических элементах “ИЛИ”, выход первого из которых соединен с первым входом формирователя сигналов, выход которого является выходом устройства, а вход разрешения соединен с выходом блока управления формирователя сигналов, первые и вторые входы которого соединены соответственно с анодами третьего и четвертого диодов, первые выводы первого и второго резисторов соединены с выходами первого и третьего логических элементов “И”, выходы второго и четвертого логических элементов “И” подключены к первичным обмоткам первого и второго трансформаторов соответственно, первые входы первого и второго логических элементов “И” объединены между собой, являются входом устройства и соединены с входом первого логического элемента “НЕ”, инверсный выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого логических элементов “И”, вторые входы второго и четвертого логических элементов “И” объединены между собой и подключены к выходу второго логического элемента “НЕ”, вход которого является тактовым и соединен со вторыми входами первого и третьего логических элементов “И”.