Устройство для управления подключением электропитания Советский патент 1988 года по МПК G06F11/22 

13

(Л

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. может быть использовано для подключения электропитания к электронным блокам и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1302283. Целью изобретения является повьш ение быстродействия устройства за счет формирования дополнительных импульсов повьш1енного напряжения для форсирования процесса подготовки к работе. Цель достигается тем, что в устройство по а.с. 1302283,введены второй формирователь импульсов 16, вентильный элемент 15 и элемент НЕ 14. 4 ил.

4 ОЭ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для подключения электропитания к электронным устройствам.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет формирования дополнительных импульсов повьшенного напряжения для форсирования процесса подготовки к- работе.

На фиг.1 представлена блок-схема устройстваJ на фиг.2 - функциональная схема дешифратора адреса; на фиг.З - то же, формирователя импульсов группы; на фиг.4 - то же, дополнительного формирователя импульсов.

Устройство содержит (фиг.1) дешифратор . 1 а,цреса, информационный вход 2 которого является режимным входом устройства, формирователи 3 импульсов группы, входы 4- разрешения выборки которых подключены к группе выходов дешифратора 1 адреса, первый дополнительньй формирователь 5 импульсов, управляющий вход 6 которого соединен со стробирзпощиМ входом дешифратора 1 адреса, первую 7 и вторую 8 группы разряжающих элементов, первые вьшоды которых объединены и подключены к выводу 9 номинального напряжения первого дополнительного , формирователя 5 импульсов, вторые выводы разряжающих элементов 7 первой группы соединены соответственно с входами 10 пуска формирователей 3 импульсов группы, выходы 11 которых соединены соответственно с вторыми вьшодами разряжающих элементов 8 второй группы и являются группой выходов питания устройства, а входы питания формирователей 3 импульсов группы соединены с вь1ходом 12 повы- шенного напряжения первого дополнительного формирователя 5 импульсов, вход питания которого соединен с входом 13 для подключения источника питания устройства, элемент НЕ 14, вентилыага элемент 15, второй дополнительный формирователь 16 импульсов причем вход элемента НЕ 14 является управляющим входом 17 устройства и соединен с управляющий входом второго дополнительного формирователя 16 импульсов, выход 18 повышенного напряжения которого соединен через вентильный элемент 15 с выходом 12 повышенного напряжения первого до0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

полнительного формирователя 5 импульсов, управляющий вход 6 которого соединен с выходом элемента НЕ 14, а вход питания второго дополнительного формирователя 16 импульсов соединен с входом 13 для подключения источника питания устройства.

Дешифратор 1 адреса предназначен для преобразования кода адреса в унитарньш код дпя обеспечения подготовки (разрешения) к включению одного из формирователей 3 импульсов.

Дешифратор 1 адреса (фиг.2) содержит дешифратор 19, выходы которого соединены с входами соответствующих элементов НЕ 2U, выходы- которых являются информационными выходами дешифратора 1. На фиг.2 также показаны информационные входы и строби- рующий вход дешифратора 1.

Формирователь 3 импульсов содержит (фиг.З) элемент НЕ 21, вход которого является входом 4 разрешения выборки формирователя 3, а выход соединен с первьм вьшодом первого резистора 22, базой первого транзистора 23, эмиттер которого соединен с первым выводом второго резистора 24, а коллектор - с первым выводом третьего резистора 25, катодом стабилитрона. 26, базой второго транзистора 27 и является входом 10 пуска формирователя 3, вывод 12 питания которого соединен с вторыми выводами первого 22, второго 24 резисторов и коллектором второго транзистора 27, эмиттер которого является выходом 11 формирователя 3 импульсов, второй вывод третьего резистора 25 и анод стабилитрона 26 соединен с общей шиной.

Дополнительный формирователь 5 импульсов содержит элемент НЕ 28, вход которого является управляющим входом 6 (17) формирователя, а выход соединен с первым вьгоодом первого резистора 29 и базой первого транзистора 30, эмиттер которого соединен с общей шиной и через второй резистор 31 с анодом первого диода 32, первым выводом третьего резистора 33, базой второго транзистора 34, эмиттер которого соединен с анодом второго диода 35 и первым в ьшодом накопительного кон- . денсатора 36, второй вьгоод которого соединен с катодом третьего диода 37, с выходом 12 (18) повышенного

напряжения формирователя, выход 9 номинального напряжения (в формирователе 16 не использован) соединен с коллектором первого транзистора 30 и с катодами первого 32 и второг 35 диодов, анод третьего диода 37 соединен с вторыми выводами первого 29 и третьего 33 резисторов, коллектором второго транзистора 34 и входом 13 для подключения источника питания формирователя.

Устройство (фиг.1) работает сле- дукицим образом.

Работа устройства осуществляется по циклам, длительность которых может быть постоянной или временной и определяется заданным режимом обращения (синхронным или асинхронным

В каждом цикле обращения устройство функционирует в двух основных режимах Работа и Ожидание,причем независимо от длительности цик- ла в целях экономии энергопотребления Тр const, где - минимальная длительность режима Работа, достаточная для надежного вьшолнения заданной электронному устройству (нагрузке) функции-, например считьшания информации из блока постоянной памяти. TQ Tomlnf где Totn,n минимальное время ожидания (подготовки к работе), при котором на выбранном питающем выходе - устройства обеспечивается выработка импульса электропитания с заданными параметрами.

Питание устройства осуществляется по входу 13 от стабилизированног источника постоянного тока напряжением +5В. Общая шина питания заземляется (на фиг.1 не показано). В исходном состоянии (режим Ожидание при TO управляющем входе 17 установлен единичный сигнал. На выходе элемента НЕ 14 установлен нулевой сигнал, под действием кото- рого на стробирующем входе дешифратора 1 , на его информационных выхода а следовательно, и на входах 4 разрешения выборки формирователей 3 установлены нулевые сигналы. Формирователи 3 находятся в состоянии Ожидание, и на питающих выходах 11 устройства установлены нулевые сигналы. Формирователь 5 под действием нулевого сигнала на его управ- , ляющем входе 6 также находится в состоянии Ожидание, которое соп

5

5

0

5

0

5

0

5

ровождается в нем пополнением энер- гии по входу 13 от источника питания для формирования напряжения вольтодобавки в очередном цикле обращения к устройству. На вьшодах питания формирователей 3 поддерживается напряжение приблизительно +4,3 В с выхода 12 формирователя 5, а входы 10 пуска и выходы 11 формирователей 3 установлены в низкоим- педансное состояние через разряжающие элементы 7 и 8 по цепи выхода 9 номинального напряжения формирователя 5 импульсов. Формирователь 16 под действием единичного сигнала на его управляюиСем входе 17 также находится в состоянии Ожидание, которое не сопровождается накоплением в нем энергии от источника питания, а на его выходе 18 установлен потенциал, близкий к напряжению питания на входе 13, при котором ток через вентильный элемент 15 отсутствует.

После поступления кода адреса на вход 2 и управляющего нулевого сигнала на вход 17 в устройстве начинают переключаться дешифратор 1 и формирователи 5 и 16. Дешифратор 1 срабатывает быстрее и на одном из своих выходов устанавливает единичный сигнал, который поступает на вход 4 соответствующего формирователя 3 (например, 3.2). На входах 10 пуска всех формирователей 3 поддерживаются нулевые сигналы за счет низкого имп еданса выхода 9 формирователя 5 импульсов. Наличие единичного сигнала на входе 4.2 резреше- ния выборки и нулевого сигнала на входе 10.2 пуска формирователя 3.2 обеспечивает его переключение в состояние Подготовка,

Формирователи 5 и 16 под действием .противоположных управляющих сигналов на их входах б и 17 практи чес- ки одновременно переключаются в раз личные состояния, соответственно Работа и Подготовка.

С включением формирователя 5 в режим Работа на его выходе 12 появляется напряжение приблизительно +7 В, равное сумме напряжений на входе 13 питания и вольтодобавки, сформированной в нем за время ожидания на предшествующем цикле обращения к устройству, которое иодаетск на выводы питания формирователей 3.

Одновременно на выходе 9 формирователя 5 устанавливается высокоимпе- дансное состояние, обеспечивающее высокоимпедансное состояние разряжающих элементов 7 и 8, а следовательно, и высокоимпедансное состояние входов 10 и выходов 11 формиро- вателай 3. Формирователь 3.2, подготовленный к включению единичным сигналом на его входе 4,2, с мини- мальной задержкой переключается в состояние Работа по входу 10.2 пуска и выдает на выход 11.2 устройства мощньй импульс электропитания напряжением +5 В заданной длительности (Тр) для режима Работа. Остальные формирователи 3 остаются в состоянии Ожидание под действие нулевых сигналов на их входах 4 разрешения выборки и практически не потребляют энергии.

Состояние Подготовка -формирователя 16 импульсов сопровояадается накоплением в нем энергии по входу 13 от источника питания для формирования напряжения дольтодобавки в режиме Ожидание текущего цикла обращения к устройству.

При снятии нулевого сигнала с входа 17 устройство переключается в режим Ожидание. Формирователи 5 и 16 практически одновременно переключаются в противоположные состояния, соответственно Подготовка и Работа.

Переключение формирователя 5 в режим Подготовка сопровождается одновременным разрядом емкостных составляющих цепей входа 10.2 пуска и питающего выхода 11.2 формирователя 3.2 соответственно, через разряжающие .элементы 7.2 и 8.2 по цепи выхода 9 формировател я 5 на общую шину, ускоряя таким образом процесс возврата в исходное состояние цепи Шiтшoщeгo выхода 11.2 устройства.

С переключением формирователя 16 в состояние Работа на его выходе 18 появляется импульс повышенного напряжения амплитудой приблизительно -7 В, равной сумме напряжений на входе 13 питания и вольтодобавки сформированной в нем на этапе Работа текущего цикла обращения к устройству, который подается через вентильный элемент 15 в цепи выхода 12 формирователя 5. В формирователе 5 форсированно и кратковременно (в

0

5

течение заданного времени Temln ) происходит накопление энергии по цепи выхода 12 за счет энергии запасенной формирователем 16 в режиме Работа текущего цикла обращения к устройству. По .мере перекачки энергии из формирователя 16 в формирователь 5 напряжение на выходе 18 уменьшается, ток через вентильный элемент 15 прекращается и формирователь 16 автоматически отключается. Формирователи-5 и 16 переходят в состояние Ожидание. При этом 5 готовность формирователя 5 к очередному циклу обращения поддерживается за счет пополнения в нем энергии по цепи входа 13 от источника питания. С переключением формирователей 5 и 16 в срстояние Ожидание может быть сразу же проведено очередное обращение к устройству. . Формирователь 3 импульсов (фиг.3) работает следующим образом.

В каждом цикле обращения к устройству формирователь 3 последовательно переключается в одно из трех состояний: Подготовка, Работа, Ожидание, определяемых комбинацией уровней напряжения на его входах 4, 10.

В исходном состоянии -.режим Ожидание - на вход 12 питания подается напряжение приблизительно +4,3 В, а на входы 4, 10 - нулевой сигнал (низкий уровень). Выход элемента НЕ 21 установлен в высокоимпедансное состояние, транзисторы 23 и 27 закрыты. Напряжение на выходе 11 формирователя 3 отсутствует, и он практически не потребляет энергии.

При обращении к устройству на вход 4 разрешения выборки подается единичньй сигнал (высокий уровень), под действием которого он переходит в состояние Подготовка. Вькод элемента НЕ 21 устанавливается в низко- импедансное состояние, в результате чего транзистор 23 открьшается.

Транзистор 27 остается закрытым под действием нулевого сигнала на входе 10 пуска формирователя 3. В результате этого в режиме Подготовка напряжение на выходе 11 отсутствует, а его потреблеш1е не превышает

0

0

0

5

нескольких десятков миллиампер.

Формирователь 3 переключается из режима Ожидание в режим Работа при одновременном переводе в

ысокоимпедансное состояние входа 10 пуска и подаче на вход 12 питаия напряжения примерно +7 В. В езультате того, что транзистор 23 открыт, резко возрастает ток базы транзистора 27 и он открывается. ормирователь 3 выдает на выход 11 - мощный импульс электропитания, ограниченный по Амплитуде до напряжения +5 В стабилитроном 26 и падением напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 27.

Из режима Работа формирователь 3 может быть переведен в режим Подготовка при одновременном снятии активизирующих воздействий с входа 1U и входа 12 или в режим Ожидание при снятии активизирующего воздействия и с входа 4. В любом из указанных вариантов транзистор 27 резко закрывается за счет закорачивания (через соответствующий разря- жающий элемент 7) на общую шину паразитной емкости стабилитрона 26 по цепи входа 10 формирователя 3.

Включение первого транзистора 23 в режим Подготовка, предшествующее включению транзистора 27 в режим- Работа, позволяет уменьшить задержку включения всего формирователя 3 по входу 10 пуска позволяет в целом ускорить процесс возврата в исходное состояние выходов 11 формирователей 3.

Первый дополнительный формирователь 5 импульсов (фиг.4) работает следующим образом.

На вход 13 питания подается стабилизированное напряжение с номиналом +5 Б от внешнего источника питания устройства.

В каждом цикле обращения к устройству формирователь 5 последовательно переключается в одно из трех состояний: Работа, Подготовка, Ожидание.

В режиме Ожидание (исходном состоянии) на вход 6 элемента НЕ 28 подается нулевой .сигнал. Выход элемента НЕ 28 находится в высокоим- педансном состоянии, транзистор 30 открыт, а транзистор 34, база которого -подключена через диод 32 и открытый транзистор 30 к общей шине, закрыт. Открытое состояние транзистора 30 и закрытое транзистора 34 обеспечивает подзаряд накопительногс конденсатора 36 по следующей цепи:

5

вход 13 питания формирователя 5, диод 37, конденсатор 36, диод 35, транзистор 30, общая шина. На выходе 12 установлено напряжение (+4,3 В), равное напряжению на входе 13 питания (+5 В) минус падение напряжения на диоде 37. На выходе 9 установлено низкоимпедансное состояние.

В режиме Работа на вход 6 элемента НЕ 28 подается единичный сигнал. Выход элемента НЕ 28 устанавливается в низкоимпедансное состояние и подключает базу транзистора 30 к общей шине. Транзистор 30 закрывается и отключает базу транзистора 34 от общей шины. Транзистор 34 открывается и подключает предварительно заряженный на этапе

0 Ожидание предшествующего цикла обращения к устройству конденсатор 36 последовательно и согласно внешнему источнику питания устройства (+5 В). На выходе 12 повышенного

5 напряжения формирователя 5 устанавливается напряжение (+7 В), превышающее напряжение на входе 13 пита- ния (+5 В) на величину напряжения на заряженном конденсаторе 36 (2,5В). На выходе 9 номинального напряжения формирователя 5 устанавливается высокоимпедансное состояние.

Формирователь 5 переключается из режлма Работа в режим Подготовка при одновременной подаче на вход 6 нулевого сигнала, а на выход 12 дополнительного и тульса повышенного напряжения ,(+6,3 В). Выход элемента НЕ 28 устанавливается в высокоимпедансное состояние и отключает базу транзистора 30 от общей шины. Транзистор 30 открьшается и подключает базу транзистора 34 к общей шине. Транзистор 34 закрывается. Под действием дополнительного импульса повышенного напряжения на выходе Т2 формирователя 5 конденсатор 36 фбр- . сированно и кратковременно заряжается по дополнительной цепи заряда: выход 12 формирователя э, конденсатор 36, диод 35, транзистор 30, общая шина (до напряжения примерно +4,3 В относительно общей шины), после чего ток в цепи выхода 12 прек- ращается в результате запирания вентильного элемента 15. С прекра- щеда-ем I тока в цепи выхода 12 формирователь 5 переходит в состояние Ожидание.

0

5

0

0

Формирователь 5, подготовленный за минимальное время (.) к очередному циклу обращения, может быть сразу.же переключен в режим Работа

При обращении к устройству на низкой частоте (То Т, rvu,) напряжение на накопительном конденсаторе 36 (+А,3 В относительно корпуса) фиксируется за счет подзаряда конденсатора 36 от внешнего источника питания устройства по следующей цепи: вход 13 питания формирователя 5, диод 37, конденсатор 36, диод 35, транзистор 30, общая шина.

Разряжающие элементы 7 могут быть выполнены на диодах и подключены катодами к выходу 9 номинального напряжения формирователя 5 импульсов, а анодами - к входу пУска соот ветствующих формирователей 3.

Разряжающие элементы 8 могут быть выполнены на диодах и подключены катодами к выходу 9 формирователя 5 а анодами - к выходам 11 соответствующих формирователей 3.

Вентильньй элемент 15 может-быть выполнен на диоде и подключен катодом к выходу 12 5, а анодом - к выходу 18 повьциенного напряжения.

Второй дополнительньй формирова- т(шь 16 импульсов (фиг.4) работает следующим образом.

На вход 13 питания формирователя 16 подается стабилизированное напряжение с номиналом -«-З В от внешнег источника питания устройства.

В кшкдом цикле обращения к устройству формирователь 16 последовательно переключается в одно из трех состояний: Подготовка, Работа, Ожидание, в отличие от формирователя 5, который в цикле обращения последовательно переключается в состояние: Работа,. Подготовка, Ожидание. Состояние Ожидание формирователя 16 следует-за состоянием Работа и отличается от состояния Ожидание формирователя 5.

В режиме Ожидание (исходном состоянии) на управляющий вход, 17 формирователя 16 подается единичный сигнал. Выход элемента НЕ 28 находится в низкоимпедансном состоянии, транзистор 30 закрыт, а транзистор 34 открыт, то ток в цепи выхода 18 повышенного напряжения формирователя 5 отсутствует, так как вентильный элемент 15 находится в закрытом

0

состоянии. ITa выходе 18 формирователя 5 установлен потенциал (+4.3 В), близкий к напряжению питания на его входе 13.

В режиме Подготовка на вход 17 элемента НЕ 28 подается нулевой сигнал. Выход элемента НЕ 28 находится в высокоимпедансном состоянии, транзистор 30 открыт, а транзистор 34, база которого подключена через диод 35 и открытый транзистор 30 к общей шине, закрыт. Открытое состояние транзистора 30 и закрытое транзис5 тора 34 обеспечивает заряд накопительного конденсатора 36 по следующей цепи: вход 13 питания формирователя 16, диод 37, конденсатор 36, диод 35, транзистор 30, общая шина. На .выходе 18 установлено напряжение (+4,3. В), равное напряжению питания на входе 13 минус падение напряжения на диоде 37.

В режиме Работа на вход 17 эле5 мента НЕ 28 подается единичный сигнал. Выход элемента НЕ 28 устанавливается в низкоимпедансное состояние и подключает базу транзистора 30 к общей шине. Транзистор 30 зак0 рывается и отключает базу транзистора 34 от общей шины. Транзистор 34 открывается и подключает предварительно заряженный на этапе Подготовка конденсатор 36 последовательно и согласно внешнему источнику питания устройства. На выходе 18 формирователя 16 формируется дополнительный импульс повьш1енного напряжения (+7 В), длительность которого определяется временем разряда конденсатора 36 до напряжения (+4,3 В), при котором ток в цепи выхода 18 прекращается вследствие запирания вентильного элемента 15. С прекращением тока в цепи выхода 18 формирователь 16 переходит в состояние Ожидание, из которого сразу же может быть вновь переведен в состояние Подготовка.

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для управления подключением электропитания по авт.св. № 1302283, отличающееся тем, что, с целью повътенкя быстродействия устройства за счет формирования дополнительных импульсов повышенного напряжения, в него введены элемент НЕ, вентильный элемент и второй дополнительный формирователь импульсов, причем вход элемента НЕ являетсй управляющим входом устройства и соединен с управляющим входом второго дополнительного формирователя импульсов, выход повышенного . напряжения которого соединен через

2J

г.2

f

1(0

J9

Е i/

вентильный элемент с входами питания формирователей импульсов группы, стробируюютй вход дешифратора адреса соединен с выходом элемента НЕ, вход питания второго дополнительного формирователя импульсов соединен с входом для подключения источника питания устройства.

20 -} I ./

.2

Т 4

Щ

«.J

Л

фиг 2

Фиг.З

Фиг Л