Оптоэлектронное устройство передачи цифровых сигналов Советский патент 1987 года по МПК H03K17/567 H03K17/78 

Изобретение относится к автоматике, 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 - повьшение 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 (п-р-п-типа) 4, второй транзистор 5 (п- э П-типа), третий транзистор р-п-р-типа). 6, четвертьй 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, КЗ- триггер 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 , катод которого соединен с анодом 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 ,

13453352

диода 13 подключены соответственно к первому и второму входу второго приемного усилителя 15, вьосод котороJ. го соединен с входом второго формирователя 17, к входу которого подключены R-вход триггера 18 и второй вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, выход которого является выхо10 дом 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,

15 а выход является информационным выходом 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 О или I, т.е. при поступлении 1 открывается транзистор 5 и закрывается транзистор 7, а при

25 поступлении О открьшается транзистор 17 и закрьгоается транзистор 5, Инвертор 1 предназначен для подачи на базы транзисторов 4 и 6 инвертированного сигнала входного уси30 лителя 2, что обеспечивает открьша- ние транзистора 6 и закрывание транзистора 4 при поступлении на вход . i

устройства сигнала Г, п

а при поступлении О закрывание транзистора 6 35 и открьюание транзистора 4.

Источнхж 3 питания служит для запитки линии связи. Величина питающего напряжения в общем случае не равна напряжению питания логических 40 микросхем и определяется потерями в линии связи, т.е. длиной линии связи и удельным сопротивлением ее проводов.

Резисторы 8 и 9 обеспечивают огколлекторы первого и второго транзис- 45 раничение тока светодиодов 10 и 11,

торов 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 7, анод и катод первого фотодиода 12 подключены соответственно к первому и второму входу первого приемного усилителя 14, выход кослужат для симметрирования выходных сопротивлений передатчиков, работающих на два провода линии связи: транзисторов 4-6, транзисторов 5-7, 50 а также защищают транзисторы 4-5 от перегрузки при коротком замыкании линии. Приемшле усилители 14, 15 пред разначены для усиления слаботочных сигналов фотодиодов 12 и 13, а форторого соединен с входом первого фор- 55 мирователи 16 и 17 преобразуют вы- мирователя 16 к выходу которого под- ходные сигналы приемных усилителей в/ ключены S-вход триггера 18 и первый логические уровни О и 1. вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ Устройство работает следующим ИЛИ 20, анод и катод второго фото- образом.

устройства сигнала Г, п

а при поступлении О закрывание транзистора 6 и открьюание транзистора 4.

Источнхж 3 питания служит для запитки линии связи. Величина питающего напряжения в общем случае не равна напряжению питания логических микросхем и определяется потерями в линии связи, т.е. длиной линии связи и удельным сопротивлением ее проводов.

Резисторы 8 и 9 обеспечивают огслужат для симметрирования выходных сопротивлений передатчиков, работающих на два провода линии связи: транзисторов 4-6, транзисторов 5-7, 50 а также защищают транзисторы 4-5 от перегрузки при коротком замыкании линии. Приемшле усилители 14, 15 пред- разначены для усиления слаботочных сигналов фотодиодов 12 и 13, а фор3

при поступлении на вход 21 устрой ства сигнала 1 открыты транзисторы

5и 6 j,.a. 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 возникает сигнал, который, при достижении порога срабатьшания, вызьюает сра- батьшание формирователя 17, на выходе которого устанавливается 1. На выходе усилителя 14 сигнал отсутствует, и на выходе формирователя 16 установлен О. По сигналу формирователя 17 триггер 18 устанавливается в состояние О, а на выходе 23 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 присутствует сигнал 1, свидетельствующий об исправности устройства. По сигналам с триггера 18 и элемента 20 на выходе 22 элемента 19 также устанавли- вается сигнал 1.

При поступлении на вход 21 устройства сигнала О открыты транзис торы 4 и 7, а транзисторы 5 и 6 закрыты. 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 формирователя 16 устанавливается 1. Отсутствие сигнала на выходе усилителя 15 устанавливает формирователь 17 в О. Триггер 18 устанавливается в состояние 1, на выходе 23 элемента 20 присутствует сигнал 1, на выходе 22 элемента I9 устанавливается О, так как на его входах присутствуют совпадающие сигналы.

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

06исправности устройства. Работу устройства при возникновении неисправности следует рассматривать в двух случаях: при неисправ-- ности, приводящей к полной потере передачи информации (например, об-, рьш одного из проводов линии связи),

.и при неисправности, приводящей к прекращению передачи информации по

45335. 4

цепи одного из оптронов (например, выход из строя одной из оптопар, одного из приемных усилителей, од- - ного из формирователей или одного

из транзисторов).

t.

В первом случае на выходах обоих усилителей 14 и 15 сигнал отсутству Q ет, и на выходах усилителей 16 и 17 присутствует О. Триггер 18 сохраняет при этом постоянное состояние, предшествующее моменту возникновения неисправности. На выходе 23

15 элемента 20 сформируется постоянный сигнал о, так как на его входах присутствуют одноименные сигналы, синхронизирующие о неисправности устройства.

20 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 сигна25 ла О на выходе формирователя 16. Триггер 18 при этом установится в постоянное состояние О. При поступлении на вход 21 устройства сигнала сформируется сигнал на выходе

30 усилителя 15, на выходе формирователя 17 сформируется 1 и, так как от .формирователя 16 поступает сигнал о и сигналы на входе элемента 20 оказываются равноименными, на его

25 выходе 23 устанавливается I. На выходе 22 элемента 19 также сформируется 1. При поступлении на вход устройства сигнала О на выходе усилителя 15 сигнал отсутствует, а

40 на выходе формирователя 17 присутствует О, что приводит к установке О на выходе 23 элемента 20 (поскольку выходной сигнал формирователя 16 по-прежнему О в силу не45 исправности), а на вькоде 21 элемента 1 9 также установится О.

Аналогично устройство работает при неисправности, приводящей к отсутствию сигнала на выходе формнро50 вателя 17. Следовательно, во втором случае сигнал на информационном выходе 22 устройства повторяет входной сигнал, несмотря на имеющуюся неисправность, а сигнал на выходе

55 23 неисправности переменным: возникновение О при 1 на входе 21 означает неисправность в цепи оптрона, состоящего из светодиода 10 и фотодиода 12, а при О на входе 21 - в

цепи оптрона, состоящего из свето- диода 11 и фотодиода 13.

Таким образом устройство обеспечивает три режима работы:

-наличие 1 на вьпсоде 23 неисправности устройства означает его исправность, и сигнал на информацион™ ном выходе 22 повторяет входной сигнал;

-наличие переменного сигнала на выходе 23 неисправности означает выход из строя одного из узлов устройства, но выходной сигнал повторяет входной;

-наличие постоянного сигнала О на выходе 23 неисправности устройства означает его отказ, т.е. выходная информация не соответствует входной..

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

Формула изобретения

Оптоэлектронное устройство передачи цифровых сигналов, содержащее первый и второй транзисторы п-р-п-типа проводимости, коллекторы которьпс соединены, первый и второй светодиоды,, первый и второй фотодиоды, первый и второй резисторы, инвертор, о т л и-. ч ающе е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и обеспечения контроля исправности, в него введены входной усилитель, источник питания, третий и четвертый транзисторы р-п-р-типа проводимости, первый и второй приемные усилители,, первый и второй формирователи,

RS-триггер, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход первого из

Составитель Л.Терешина Редактор М.Недолуженко Техред М.Дидык Корректор И.Муска

J у.

Заказ 4931/54Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

которых является информационным .выходом устройства, первый вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, которьй 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

которьк 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 тран- зистора соединена с базой второго

транзистора, с выходом входного уси

лителя и с входом инвертора, выход

которого соединен с базами первого и третьего транзисторов, коллектор первого транзистора подключен к поло- жительному полюсу источника питания, вход входного усилителя является входом устройства.

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