УСТРОЙСТВО СОГЛАСОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО КЛЮЧА Российский патент 2009 года по МПК H03K17/78 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в электронной коммутационной технике, в частности в аппаратуре передачи данных и аппаратно-программных комплексах.

Уровень техники

Известны транзисторный ключ, содержащий транзисторы, источник смещения, датчик тока, резистивный делитель (см. Авторское свидетельство №2071172, Кл. H03K 17/08, 1996) и электронный ключ, имеющий в своем составе транзистор, делитель напряжения, диод, нагрузку (см. Авторское свидетельство СССР №1830620, Кл. H03K 17/16, 1993).

Недостатком указанных ключей является наличие обратной связи между цепью управления и коммутирующим элементом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является оптоэлектронный ключ с защитой по току, содержащий транзисторный оптрон, резисторы, транзисторы разного типа проводимости, элемент односторонней проводимости, входные и выходные шины, элемент питания (см. Авторское свидетельство СССР №1354409, Кл. H03K 17/08, 1987).

Недостатком указанного устройства является ограничение динамического диапазона (по амплитуде) токов и напряжений, подаваемых на вход оптоэлектронного ключа.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является получение выходных сигналов без задержки относительно входных с гальванической развязкой между цепью управления и коммутирующим элементом и увеличение динамического диапазона на входе устройства.

Технический результат

Технический результат достигается тем, что в оптоэлектронный ключ с защитой по току, содержащий транзисторный оптрон, входы которого подключены к светодиоду, а выходы через эмиттер фототранзистора и второго транзистора соединены со второй шиной питания, коллектор фототранзистора соединен с первым выводом третьего резистора, второй выход которого подключен к первому выводу элемента односторонней проводимости, и базой первого транзистора, первый резистор включен между базой первого транзистора и первой шиной питания, эмиттер первого транзистора через четвертый резистор соединен с первой шиной питания, а коллектор - с базой второго транзистора, второй резистор включен параллельно переходу база-эмиттер второго транзистора, коллектор которого соединен со вторым выводом элемента односторонней проводимости и с выходной шиной устройства согласования, введены вместо транзисторного оптрона фотовольтаический оптрон, светоизлучающий диод которого подключен к выходу дополнительно введенного регистра через дополнительный резистор, на входные шины регистра подается входной сигнал, фотодиод фотовольтаического оптрона через блок ускорения разрядов соединен с первым выводом третьего резистора и контакторы второго резистора соединенного со второй шиной питания.

Краткое описание чертежей

На чертеже представлена принципиальная схема устройства согласования на основе оптоэлектронного ключа.

Осуществление изобретения

Устройство согласования на основе оптоэлектронного ключа содержит фотовольтаический 1 оптрон, первый 2 резистор, соединенный между базой первого транзистора 6 и первой шиной 12 питания, четвертый резистор 5, соединенный между эмиттером первого транзистора 6 и шиной 12 питания, второй 7 транзистор, соединенный своей базой с коллектором первого 6 транзистора, второй 3 резистор соединенного параллельно переходу база-эмиттер второго 7 транзистора и вторым выходом фотовольтаического 1 оптрона и выходной 13 шиной, элемент 8 односторонней проводимости, соединенный своим вторым выводом с первым выходом фотовольтаического 1 оптрона и выводом третьего 4 резистора, а первым - с выходной шиной 11 оптоэлектронного ключа и коллектором второго 7 транзистора, светодиод 16, соединенный первым входом через пятый 15 резистор с первым выходом регистра 14, а вторым входом со вторым выходом регистра, на вход которого по входным 9, 10 шинам подается входной сигнал, блок 17 ускорения разрядов, подключенный своим входом с фотодиодом 18, первый 19 и второй 20 фототранзисторы, первый 21 и второй 22 тиристоры на транзисторе, параллельно соединенный блоку 17 ускорения разрядов шестой 23 резистор.

Устройство согласования на основе оптоэлектронного ключа работает следующим образом: в исходном состоянии, когда фотовольтаический оптрон 1 выключен, первый резистор 2 обеспечивает надежное закрытие первого транзистора 6, такую же роль выполняет второй резистор 3 для второго транзистора 7. Элемент 8 односторонней проводимости находится в состоянии покоя, ток через него не протекает, так как оба его выхода находятся под одинаковым потенциалом.

При подаче сигнала по входным шинам 9, 10 в регистре 14 происходит преобразование входного сигнала в уровень, необходимый для работы светодиода 16, через пятый 15 резистор и второй выход регистра 14 ток подается на светодиод 16 фотовольтаического оптрона 1, возникает фототок в фототранзисторах 19, 20, надежно шунтирующих тиристор на транзисторах 21, 22, а также обеспечивающий фотовольтаический режим работы фотодиода 18. При выключении светодиода 16 первый 19 и второй 20 фототранзисторы отключаются, что приводит к срабатыванию первого 21 и второго 22 тиристоров на транзисторах, непосредственно через базу которых начинает протекать разрядный ток. В цепи третьего резистора 4 появляется ток, режим работы устройства при этом выбирается таким, чтобы суммарное напряжение на третьем резисторе 4 и напряжение насыщения фотовольтаического оптрона 1 было значительно меньше падения напряжения на первом резисторе 2.

Четвертый резистор 5 задает величину тока эмиттера первого транзистора 6, большая часть которого является базовым током второго транзистора 7. Таким образом, второй транзистор 7 оказывается в насыщении, и через нагрузку протекает ток, расчетная величина которого должна быть меньше произведения базового тока на коэффициент усиления второго транзистора 7, а элемент 8 односторонней проводимости будет смещен в обратном направлении. При уменьшении сопротивления нагрузки ниже номинального ток в цепи будет увеличиваться до тех пор, пока второй транзистор 7 не начнет выходить из насыщения. Увеличение падения напряжения между коллектором и эмиттером второго транзистора 7 приводит к смещению в прямом направлении элемента 8 односторонней проводимости. Дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки приведет к уменьшению падения напряжения на первом резисторе 2, что в свою очередь приведет к уменьшению тока эмиттера первого транзистора 6 и к еще большему закрыванию второго транзистора 7, т.е. к уменьшению тока коллектора этого транзистора.

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства согласования на основе оптоэлектронного ключа состоит в том, что согласование цифровых выходов аппаратуры передачи данных с управляемыми элементами производится с гальванической развязкой между цепью управления и коммутирующим элементом, при этом выходной сигнал до управляемого элемента устройства поступает без задержки относительно входного.

Устройство согласования на основе оптоэлектронного ключа относится к технике связи и может быть использовано в электронной коммутационной технике, в частности в аппаратуре передачи данных и аппаратно-программных комплексах. Технический результат заключается в уменьшении задержки прохождения сигнала. Устройство содержит фотовольтаический оптрон (1), резисторы (2-5, 15, 23) транзисторы (6-7), элемент односторонней проводимости (8), входные (9, 10), выходные (11) и питания (12, 13) шины, регистр (14), светодиод (16), блок (17) ускорения разрядов, фотодиод (18), фототранзисторы (19, 20), транзисторы (21, 22) тиристора. Согласование цифровых выходов аппаратуры передачи данных с управляемыми элементами производится с гальванической развязкой между цепью управления и коммутирующим элементом, при этом выходной сигнал до управляемого элемента устройства поступает без задержки относительно входного. 1 ил.

Устройство согласования на основе оптоэлектронного ключа, содержащее оптрон, входы которого подключены к светодиоду оптрона, а второй выход - с эмиттером второго транзистора и второй шиной питания, первый резистор, включенный между базой первого транзистора и первой шиной питания, четвертый резистор, включенный между эмиттером первого транзистора и первой шиной питания, второй транзистор, база которого соединена с коллектором первого транзистора, второй резистор, соединенный со второй шиной питания и параллельно переходу база-эмиттер второго транзистора, элемент односторонней проводимости, соединенный своим вторым выводом с первым выходом оптрона и выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с базой первого транзистора, первый вывод элемента односторонней проводимости, соединенный с коллектором второго транзистора, является выходом устройства согласования, отличающееся тем, что оптрон выполнен в виде фотовольтаического оптрона, введены регистр, соединенный своим первым выходом через дополнительный пятый резистор с первым выводом светодиода фотовольтаического оптрона, второй вывод светодиода соединен со вторым выходом регистра, на вход которого по двум шинам подается входной сигнал, вход блока ускорения разрядов, входящего в состав фотовольтаического оптрона, подключен к фотодиоду, первый вывод которого соединен с входом второго фототранзистора блока ускорения, коллектором первого транзистора тиристора и базой второго транзистора тиристора, второй вывод фотодиода соединен с выходом первого фототранзистора, базой первого транзистора тиристора и коллектором второго транзистора тиристора, эмиттер второго транзистора тиристора соединен с выходом второго фототранзистора, первым выходом фотовольтаического оптрона и выводом шестого резистора, другой вывод которого подключен к входу первого фототранзистора и эмиттеру первого транзистора тиристора.