Усилитель-инвертор Советский патент 1988 года по МПК H03K17/08 H03K19/175 

10

15

20

25

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве передатчика импульсных сигналов через кабельную магистраль.

Цель изобретения - повышение надёжности работы устройства за счет введения сх емы защиты от перегрузки по току и наводок напряжения без уменьшения нагрузочной способности у|стройства при согласовании с ТТЛ фемами по входу.

I На чертеже приведена электрическая фсема усилители-инвертора со схемой Защиты от перегрузки по току. : Усилитель-инвертор содержит пер- ф1Й транзистор 1, коллектор которого Через первый резистор 2 соединен с 1| ервой шиной питания, а эмиттер че- ез второй резистор 3 соединен с еА шиной. К коллектору первого тран- фистора 1 подключена база второго транзистора 4 и катод первого диода 5. Коллектор второго транзистора А объединен с коллектором третьего транзистора 6 и через четвертый ре- . зистор 7 под1спючен к первой шине пи- тания. Эмиттер второго уранзистора 4 подключен к базе третьего транзистора 6 и аноду первого диода 5. База четвертого транзистора 8 подключена к эмиттеру первого транзистора 1, а эмиттер подключен к общей шине, К эмиттеру третьего транзистора 6 подключен анод второго диода 9, катод которого соединен с выходной клеммой . Между катодом второго диода 9 и коллектором четвертого транзистора 8 включен двенадцатый резистор 10, а между эмиттером третьего транзистора 6 и общей шиной включен одиннадцатый резистор П. К базе первого транзистора 1 подключен коллектор пятого транзистора 12, база которого через третий резистор 13 подключена дд к второй шине питания (+5 В), а эмиттер - к входной клемме. К первой шине питания подключен первым выводом пятый резистор 14, второй вывод которого подключен к аноду светодиода диодного оптрона 15, катод которого подключен к коллекторам второго 4 и третьего 6 транзисторов. Катод фотодиода диодного оптрона 15 подключен к вто30

35

40

50

зистора 18, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор - через седьмой резистор 19 - к второй шине питания (+5 В). Между коллектором шестого транзистора 18 и базой седьмого транзистора 20 включен инг вертор 21, вход которого подключр-н к коллектору шестого транзистора 18 а выход - к базе седьмого транзистора 20. Коллектор седьмого транзистора 20 через восьмой резистор 22 подключен к второй шине питания (+5 В), а эмиттер - через второй конденсатор 23 - к общей шине. К эмиттеру седьмого транзистора 20 подключен первым выводом девятый резистор 23, а вторым выводом девятый резистор 24 подключен к базе восьмого транзистора 25, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор - к коллектору первого транзистора 1. Между эмиттером и базой восьмого транзистора 25 включен десятый резистор 26.

Усилитель -инвертор работает следу- юшлм образом.

При приходе на вход напряжения логической 1 напряжением 2,4-5 В первый транзистор 1 открывается и открывает четвёртый транзистор 8, а второй 4 и третий б транзисторы закрыты. На вьтходе устанавливается напряжение , низкого уровня, близкое к О В. При приходе на вход напряжения логического О напряжением О - 0,4 В первый транзистор 1 закрывается, закрывается четвертый транзистор 8, а второй 4 и третий 6 транзисторы открываются, на выходе устанавливается напряжение, близкое к напряжению Е. В выходной цепи при этом протекает ток IP, определяемый напряжением питания и сопротивлением нагрузки. Этот ток создает на четвертом резисторе 7 падение напряжения, равное 1|, R-f, где RY - номинал напряжения 7. Пока это напряжение меньше Порогового напряжения светодиода диодиого оптрона 13, равному 1,2В, ток через свето- диод не течет, фотодиод диодного оптрона 15 закрыт, закрыт шестой транзистор 18, на коллекторе которого создается напряжение высокого уровня, которое поступает на вход

рой шине питания (+5 В), а анод фото- инвертора 21, на выходе которого содиода через первый конденсатор 16 и шестой резистор 17 подключен к общей шине. К аноду фотодиода диодного оптрона 15 подключена база шестого транздается напряжение низкого уровня, величиной 0-0,4 В, седьмой транзистор 20 закрыт, второй конденсатор 23 разряжен и восьмой транзистор 25

0

5

0

5

д

0

5

0

0

зистора 18, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор - через седьмой резистор 19 - к второй шине питания (+5 В). Между коллектором шестого транзистора 18 и базой седьмого транзистора 20 включен инг вертор 21, вход которого подключр-н к коллектору шестого транзистора 18 а выход - к базе седьмого транзистора 20. Коллектор седьмого транзистора 20 через восьмой резистор 22 подключен к второй шине питания (+5 В), а эмиттер - через второй конденсатор 23 - к общей шине. К эмиттеру седьмого транзистора 20 подключен первым выводом девятый резистор 23, а вторым выводом девятый резистор 24 подключен к базе восьмого транзистора 25, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор - к коллектору первого транзистора 1. Между эмиттером и базой восьмого транзистора 25 включен десятый резистор 26.

Усилитель -инвертор работает следу- юшлм образом.

При приходе на вход напряжения логической 1 напряжением 2,4-5 В первый транзистор 1 открывается и открывает четвёртый транзистор 8, а второй 4 и третий б транзисторы закрыты. На вьтходе устанавливается напряжение , низкого уровня, близкое к О В. При приходе на вход напряжения логического О напряжением О - 0,4 В первый транзистор 1 закрывается, закрывается четвертый транзистор 8, а второй 4 и третий 6 транзисторы открываются, на выходе устанавливается напряжение, близкое к напряжению Е. В выходной цепи при этом протекает ток IP, определяемый напряжением питания и сопротивлением нагрузки. Этот ток создает на четвертом резисторе 7 падение напряжения, равное 1|, R-f, где RY - номинал напряжения 7. Пока это напряжение меньше Порогового напряжения светодиода диодиого оптрона 13, равному 1,2В, ток через свето- диод не течет, фотодиод диодного оптрона 15 закрыт, закрыт шестой транзистор 18, на коллекторе которого создается напряжение высокого уровня, которое поступает на вход

инвертора 21, на выходе которого создается напряжение низкого уровня, величиной 0-0,4 В, седьмой транзистор 20 закрыт, второй конденсатор 23 разряжен и восьмой транзистор 25

314

закрыт, что не мешает прохождению сигнала.

При повьшении тока нагрузки падение напряжения на четвертом резисторе 7 превышает пороговую величину в 1,2В, часть тока нагрузки начинает протекать через светодиод диодного оптрона 15 и пятый резистор 14. Ток светодиода вызьшает ток фотодиода, который открывает шестой транзистор 18. На входе инвертора 21 устанавливается низкое напряжение, а на выходе - напряжение, близкое к напряжению -«-З В. Второй конденсатор 23 быст ро заряжается через низкоомное восьмое сопротивление 22. Напряжение с выхода эмиттара седьмого транзистора 20, до которого.заряжается второй конденсатор 23, открывает восьмой транзистор 25, на коллекторе которого, соединенного с коллекторов закрытого первого транзистора 1 и базо второго транзистора 4, создается низкое напряжение, близкое к О В. Второй транзистор А и третий транзистор 6 закрываются, ток нагрузки прекращается. Светодиод диодного оптрона 15 закрыт, следовательно на выходе инвертора 21 устанавливается низкое напряжение и седьмой транзистор 20 закрывается. Однако заряженный второй конденсатор 23 начинает разряжаться через высокоомный девятый резистор 24 и базу восьмого транзистора 25, не давая возможности измениться состоянию на выходе и появиться току нагрузки. На выходе присутствует напряжение низкого уровня на все время разряда рторого конденсатора 23, После окончания разряда рторого конденсатора 23 и, если на входе присутствует напряжение-логического О второй 4 и третий 6 транзисторы крываются и- появляется ток. нагрузки Если на выходе присутствует режим короткого замыкания или ток превьшает рабочий, то схема опять отключается, если короткого зa &Iкaния или перегруки нет, схема продолжает нормально работать. Время заряда второго конденсатора 23 определяет время присутствия режима перегрузки по выходу и не превьшает 1 мкс, а время его разряда определяет время выключенного с стояния усилителя-инвертора и составляет не менее 100 мкс, таким образом в режиме короткого замыкания или перегрузки на вькоде схемы возникают

0

25

Q is

30

35

40

45

60

импульсы тока перегрузки длительностью не более 1 мкс и со скважностью ке менее 100, Это обеспечивает снижение общего тока, потребляемого схе- мой, до 30-40 мА по сравнению с ра- бочнм током 180-200 мА и автоматическое восстановление работоспособности при снятии режима короткого замыкашш на выходе. Указанньш режим, возникающий при коротком sa ыкaнии, не превышает допустимого в работе транзисто-( ров и не влияет на надежность схемы. Первый конденсатор 16 служит для устранения ложного срабатывания схемы защиты от короткого замыкания при работе устройства на емкостную нагруз ;- ку, что представляет из себя кабельную магистраль. Второй диод 9, одиннадцатый 11 и двенадцатый 10 резисторы служат для защиты устройства от наводок напряжения в линии связи.

Форм-ула изобрет. ения

Усилитель-инвертор, содержащий входной каскад, подключенный между входной клеммой и базой первого транзистора, коллектор Которого подклю чен через первый резистор к первой шине питания, а змиттер - через второй резистор к общей шине, к коллектору первого транзистора подключена база второго транзистора и катод первого диода, анод которого подключен к эмиттеру второго транзистора, коллектор второго транзистора подключен к коллектору третьего транзистора, а эмиттер второго транзистора подключен к базе третьего транзистора, база четвертого транзистора подключена к змиттеру первого транзистора, а змиттер четвертого транзистора подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности работы, в него введена схема защиты, от перегрузки по току, входной каскад выполнен на пятом транзисторе, змиттер которого подключен к входу входного каскада, база через третий резистор - к второй шине питания, а коллектор - к выходу входного каскада, схема защиты от перегрузки по току, состоит из диодного оптрона, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого резисторов, первого и второго конденсаторов, шестого, седьмого и восьмого транзисторов и инвертора,

5142

причем между коллектором третьего tpflHSHCTOpa и первой шиной питания веден четвертый резистор, к первой щине питания подключен первый вывод liHToro резистора, второй вывод кото- доге подключен к аноду светодиода д иодного оптрона, ка тод светодиода соединен с коллектором третьего транзистора, катой фотодиода диодного оптрона подключен к второй шине пита- яя, а анод через первый конденсатор ri шестой резистор подключен к общей п|ине, к аноду фотодиода диодного оп- тйрона подключена база шестого тран- з|истора, эмиттер которого подключён к общей шине, а коллектор через седь- йой резистор - к второй шине питания, к| коллектору шестого транзистора под- к|лючен вхрд инвертора, выход которого фдключен к базе седьмого транзистора

О6

коллектор которого через восьмой резистор подключен к второй шине питания, а эмиттер через второй конденсатор - к общей шине, к эмиттеру седьмого транзистора подключен первьй вывод девятого резистора, второй вывод которого подключен к базе восьмого транзистора, эмиттер восьмого транзистора подключен к общей шине, а коллектор - к коллектору первого транзистора, между базой и эмиттером восьмого транзистора включен десятый резистор, одиннадцатьй резистор подключен между эмиттером третьего транзистора и общей шиной, анод второго диода подключен к эмиттеру третьего транзистора, а катод - к выходной клемме, двенадцатый резистор включен между выходной клеммой и коллектором четвертого транзистора.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве передатчика импульсных сигналов через кабельную магистраль. Цель изобретения - повьшение надеж- iHOCTH работы устройства. Уст- ройство содержит входной каскад, выходной каскад, инвертор 21. Схема защиты от перегрузки по току вьтолне- на на диодном оптроне 15. Время заря - да второго конденсатора 23 определяет время -присутствия режима перегрузки по выходу, а время его разряда определяет время выключенного состояния устройства. Схема защиты обеспечивает снижение общего тока, потребляемого устройством в режиме перегрузки, и автоматическое восстановление работоспособности при снятии режима короткого замыкания на выходе устройства. Второй диод 9, одиннадцатый и двенадцатый резисторы 11 и 10 обеспечивают S защиту устройства от наводок напряжения в линии связи. 1 ил. (О С