Импульсный логический элемент И Советский патент 1989 года по МПК H03K19/00 H03K19/03 

Изобретение относится к автоматике и цифрово технике и может найти применение для построения оконечных каскадов выходных усилителей дискрет ных сигналов, выполнякпцих логические функции И или ИЧШИ и обладающих повышенной помехоустойчивостью и нечувствительностью к отказам элементов И, составляющих И-ИЛИ.

Цель изобретения -. повышение быстродействия за счет исключения частотного преобразования, упрощение за счет исключения двухполярного питани и двухполярных значений лог.1 и о, повьшение надежности за счет исключения генерации в самом устрой- стве и вне его, могущей привести к появлеьию ложного импульса, что обес- печивае .т расширение области приме- нения при построении и fflyльcныx устройств высокой надежности.

На чертеже приведена принципиальная схема импульсного логического элемента И.

Имщ льсный логический элемент И содержит входы 1 и 2, являющиеся одновременно входами управляемых генераторов, в состав которых входят импульсные трансформаторы 3 и 4 с тре- ТИЧНЫЮ1 5 и 6, выходными 7 и Sj первичными 9 и 10 обмотками, первьй низ коомньй входной делитель с высокоом- .ным 11 и низкоомным.12 плечами и второй делитель с плечами; 13 и 14, дио- ды 15 и 16, транзисторы 17 и 18, защитные диоды 19 и 20, резистор 21 в коллекторных цепях генераторов конденсатор 22, выход 23 генераторов, третий низкоомньй входной делитель с высокоомным плечом 2.4 и низкооьдаым плечом 25,. диод 26, группа последовательно включённых дксодов 27, транзистор ,. 28, параллельная, КС-цепь

29в. коллекторной цепи.усш1ителя;|, выходной импульсньй трансформатор

30с яервичной обмоткой -31 и первым 32 и вторым 33 выходс№1И, первый 34 и второй 35 выпрямители и выход 36 устройства, а,также шины 37 и 38 источила, питания.

Управляемые генера,торы выполнены с трехобмоточнымй трансформ1а,тора1 ш 3 и 4, в коллекторную цепь кажр,ого генератора включены встречно-после- довательно соединвнные первична. to (9) и третичная 5 (6) обмотки импульсных трансформаторов 3 и 4, /подключённые к парадле тьно соединен

5 0

5

0 s 0

з

0

ным резистору 21 и конденсатору 22, выходные обмотки 7 и 8 импульсньк трансформаторов 3 и 4 генераторов включены последовательно-согласно и через диод 26 подсоединены к третьему низкоомному входному делителю, низкоомное плечо 25 которого через группу последовательно включенных диодов 27 подк.пючено к базе .транзистора 28 выходного усилителя, а к базам транзисторов 17 и 18 генераторов подсоединены соответственно низко- омные плечи Т2 и Т4 первого и второго низкоомных входных делителей, высо- коомные плечи t1 и 13 которых однин выводоту подключены к шине 37 источника пи:тания, к которой подключены RC-цепи 21, 22, и 29, а,другим выводом - к входу 1 или 2 и через диоды 15 и 16 к низкоомным плечам 12 и 14, другие выводы которых и ры транзисторов Т7 и 18.подключены к шине 38 источника питания.

Выходной усилитель используется (ЛИШЬ в тех случаях, когда необходимо получить импульс на выходе с фронтом большой крутизны. Высокая его помехоустойчивость и невозможность генерации определяются включением последовательно с базой транзистора 28 пороговых диодов 27, соединенных последовательно низкоомным .входным делителем на его входе (например, высокоомное плечо 220 Ом, а низкоомное - 20 Ом). При нормальном режиме работы устройства к ука- занном г делителю прикладьгоается импульсный сигнал по амплитуде, значительно превышающий стандартный сигнал 1 на входах 1 и 2 устройства, а также значительно превьшзакшшй величину напряжения питания, тогда как при сигнале лог,о на входах 1 И 2 устройства напряжение на выходе 23 практически отсутствует. В случаязс неисправности.или при возникновении щюцессов генерации в одном из управляемых генераторов на входе.выходного усилителя появляется положительный сигнал, сравнимый по амплитуде с сигналом Йог.. О на входах 1 и 2 устройства,. который понижается ма выходе низкоомного входного делителя и воспринимается транзистором 28 выходного усилителя как сигнал лог. О,

Управляемый генератор работает следуюнщм образом.

Принцип формирования импульса на выходе 23 генераторов рассмотрим на примере использования стандартных трансформаторов типа МИТ-8 в качестве импульсных трансформаторов 3 и 4, первичные 9 и 10 и выходные 7 и 8 обмотки которых содержат по 25 витков, а третичные 5 и 6 - 8 витков.

При нормальном режиме работы уст- ройства, учитьгаая идентичность цепей первого и второго генераторов, можно каждый из трансформаторов 3 и 4 заменить эквивалентньм двухобмоточным, У которого эквивалентная первичная обмотка содержит число витков, равное разности кол|1чества питков первичной обмотки 9 и to и третичной обмотки 5 или 6 импульсного трансфор1466003

Учитывая, что абсолютная величин напряжения на обмотке 9 намного боль ше абсолютного значения напряжения g на обмотке 6 (в указанном случае), суммарная ЭДС сигнала лог. О на выходе 23 последовательно включенных выходных обмоток 7 и 8 трансформаторов 3 и 4 определяется в основном. 10 величиной напряжения на обмотке 9. Защитные диоды 19 и 20 срезают отрицательные всплески напряжения, возникающие в цепях с индуктивностя- ми.

15 Диоды 15 и 16, включенные последовательно с низкоомными входными делителями управляемых генераторов, выполняют функцию порогового элемента для входного сигнала лог. О.

-г-ь..,ч,,, li U СИ 1 нала лог. и

. Slf Функция порогового элемента выпо нявыходной обмотке 7 и 8 наводится положительная. ЭДС. Сопоставляя величины сигналов в обмотках, можно записать:

ется диодами 15 и 16 в случаях наложения помех на сигнал лог. О пре-. дыдущего каскада. При необходимости возможно применение цепей последовательно включенных диодов.

и

бу. экв

де ивх.экб и

ВЫ5

U9-U5 U o . Пэкб

напряжение эквивалентности первичной обмотки;

напряжение одной из вторичных обмоток 7 или 8j

. -Hi. вх.экв

П -- .

эив

Wi-W,

коэффициент трансформации ;

W,, W2,W3 - число витков первичной 9 (10), выходной 7 (8) и третичной 5 (6) обмоток соответственно. При ненормальном режиме работы устройства изменяются коэффициенты трансформации трансформаторов. Так, при обрыве цепи коллектора транзистора 17 в обмотке 7 трансформатора 3 наводится положительная ЭДС

25

и, п,.из ,

а. в обкотке 8 трансформатора, 4 наводится отрицательная ЭДС:

Uj П4 Utf

-1-..

1466003

Учитывая, что абсолютная величина напряжения на обмотке 9 намного боль-:- ше абсолютного значения напряжения на обмотке 6 (в указанном случае), суммарная ЭДС сигнала лог. О на выходе 23 последовательно включенных выходных обмоток 7 и 8 трансформаторов 3 и 4 определяется в основном. величиной напряжения на обмотке 9. Защитные диоды 19 и 20 срезают отрицательные всплески напряжения, возникающие в цепях с индуктивностя- ми.

Диоды 15 и 16, включенные последовательно с низкоомными входными делителями управляемых генераторов, выполняют функцию порогового элемента для входного сигнала лог. О.

li U СИ 1 нала лог. и

Функция порогового элемента Функция порогового элемента выпо ня25

30

ется диодами 15 и 16 в случаях наложения помех на сигнал лог. О пре-. дыдущего каскада. При необходимости возможно применение цепей последовательно включенных диодов.

RC-цепи (элементы 21, 22 и 29) в коллекторных цепях предназначены для ограничения токов, проходящих через транзисторы 17, 18 и 28, по длительности и амплитуде. Благодаря сравнительно длительньм процессам, разряда конденсаторов в этих цепях, а также необходимой длительности процессов размагничивания импульсных 25 трансформаторов 3, 4 и 30 рассматриваемое устройство обладает высокой помехоустойчивостью при возникновении помех высокой частоты, возникающих при неисправности интегралыйвс элементов в предыдущих каскадах.

Обмотки 32 и 33 через разделительные диоды 34 и 35 подключены параллельно одна другой в целях повышения надежности. При необходимости (на- 5 пример, для контроля) обмотки могут быть разделены.

Ненормальный режим работы управ емых генераторов сопровозкдается, как правило, либо запиранием транзистора 17 (18), что эквивалентно отрыву коллектора, либо приводит к пробою транзистора 17 (18). При пробое транзистора 17 (18) или 28 происходит насыщение сердечника и заряд конденсатора 22 или цепи 29 и функционирование прекращается.

Не имеет значения, какая из обмоток 5 или 10, 9,.или 6 больще (первичная- или третичная), важно, чтобы

0

0

5

разность между одноименными обмотками была одного знака.

Принцип работы устройства не изменяется, если каждый транзистор заменить комплементарным, а полярность подключения диодов и источника питания изменить на противоположную.

Формула изобретения

Импульсный логический элемент И, содержащий первый и второй управляемые генераторы, каждый из которых включает импульсный трансформатор и п-р-п-транзистор, резистор и конденсатор, отличающийся тем, что, t целью повышения быстро- действия, упрощения, увеличения на- тежностн, а также расширения области арименения, в него введены первь й и второй входные делители управляемых генераторов, импульсные трансформа- торы выполнены трехобмоточными, первые выводы встречно-последовательно соединенных первичной и третичной обмоток импульсных трансформаторов с неравным числом витков подключены

к коллекторам п-р-п-транзисторов, а вторые выводы через параллельно соединенные первый резистор и конден- сатор - к положительной гаине источника питания, вторичные обмотки импульсных трансформаторов включены последовательно-согласно и подсоединены к выходу устройства и к общей шине, первые выводы второго и третьего резисторов первого и второго входных делителей подключены соответственно к базам п-р-п-транзисторов первого и второго управляемых генераторов, а вторые выводы и эмиттеры п-р-п-транзисторов управляемых генераторов подключены к общей щине, первые выводы четвертого и пятого резисторов входных делителей подключены к положительной шине источника питания, а вторые выводы - соответственно к первому и второму входам устройства и катодам первого и второго диодов, аноды которых подключены к базам п-р-п-транзисторов, ра- раллельно первичным обмоткам импульсных трансформаторов подключены встречно соответственно третий и четвертый диоды.

Изобретение относится к автоматике и цифровой технике и может найти применение для построения оконечных каскадов выходных усилителей диск- ре,тных сигналов, выполняющих логические функции И или И-ИЖ. Цель изобретения - повьшение быстродействия 37// РГТ1 2i 3 23 за счет исключения частотного преобразования, упрощение за счет исключения двухполярного питания, повышение надежности за счет исключения генерации в самом устройстве. Устройство содержит первый и второй управляемые генераторы, в состав которых входят импульсные трансформаторы 3 и 4, первый и второй диоды 15 и 6, транзисторы 17 и 18, первый .и второй низкоомные входные делители. Импульсные трансформаторы 3 и 4 выполнены трехобмоточными. За счет того, что первичные и третичные обмотки 9, 10 и 5j 6 импульсных трансформаторов, имеющих неравное число витков, соединены встречно-последовательно, а вторичные обмотки 7, 8 соединены согласно-последовательно, исключается генерация в устройстве в случае возникновения ненормального режима работы управляе:%5,1х генераторов. 1 ил. i W с 29г 23 О5 йУ5 О О со