Безопасный логический элемент Советский патент 1992 года по МПК H03K19/00 H03K19/82 

VI

О vl vl СЛ

О

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам железнодорожной автоматики.

Известен безопасный логический элемент, в котором четыре конденсатора, четыре диода и транзисторный ключ обеспечивают выполнение логической функции И,

Однако такая схема потребляет электроэнергию в случае отсутствия входных ло- гических сигналов и имеет низкую достоверность функционирования, т.е. в случае отказов элементов на ее выходе имеет место ложный единичный сигнал.

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется безопасный логический элемент, в котором четыре конденсатора, четыре диода, два транзистора, семь резисторов и пороговое устройство обеспечивают выполнение логической функции И.

Однако такая схема потребляет электроэнергию в случае отсутствия входных логических сигналов, имеет низкую достоверность функционирования.

Целью изобретения является снижение энергопотребления при нулевых логических сигналах на входах и повышение достоверности функционирования устройства.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее шину питания и общую шину, первый и второй разделительные конденсаторы, первые выводы которых соединены соответственно с первым и вторым входами логического элемента, а вторые выводы - с анодами соответственно первого и второго диодов и с катодами соответственно третьего и четвертого диодов, катод первого диода сообщен с общей шиной и с первыми выводами первого и второго накопитель- ных конденсаторов, анод третьего диода соединен с вторым выводом первого накопительного конденсатора, анод четвертого диода соединен с втором выводом второго накопительного конденсатора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с базой первого транзистора и с первым выводом второго резистора, второй вывод которого через третий резистор соединен с первым выводом четвертого резистора и через пятый резистор с коллектором второго транзистора, коллектор первого транзистора соединен с вторым выводом четвертого резистора, первый вывод первого дополни- тельного резистора подключен к общей шине, вторые выводы первого и второго дополнительных резисторов объединены, а выход устройства подключен к выходу порогового устройства яррден третий разделительный конденсатор, первый вывод которого подключен к входу контрольного сигнала, второй вывод соединен с первым выводом второго дополнительного резистора непосредственно и через второй дополнительный резистор с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с анодом третьего диода, катод второго диода объединен с первым выводом четвертого резистора и общей шиной, пороговое устройство выполнено с оптронной развязкой по входу, анод светодиода которой подключен к эмиттеру первого транзистора, катод светодиода соединен с анодом четвертого диода, а выводы питания порогового устройства соответственно подключены к шине питания и общей шине.

На чертеже представлена принципиальная схема безопасного логического элемента.

Логический элемент содержит первый 1 и второй 2 разделительные конденсаторы, первые выводы которых соединены соответственно с первым 3 и вторым 4 входами логического элемента, а вторые выводы Соединены с анодами соответственно первого 5 и второго 6 диодов и с катодами соответственно третьего 7 и четвертого 8 диодов, катод первого диода 5 соединен с общей шиной и первым выводами первого 1 и второго 2 накопительных конденсаторов, анод третьего диода 7 соединен с вторым выводом первого накопительного конденсатора 9, анод четвертого диода 8 соединен с вторым выводом второго накопительного конденсатора 10 и первым выводом первого 11 резистора, второй вывод которого соединен с базой первого транзистора 12 и с первым выводом второго резистора 13, второй вывод которого через третий резистор 14 соединен с первым выводом четвертого резистора 15 и через пятый резистор 16 с коллектором второго транзистора 17, коллектор первого транзистора 12 соединен с вторым выводом четвертого резистора 15. первый вывод первого дополнительного резистора 18 подключен к общей шине, вторые выводы первого 18 и второго 19 резисторов объединены и подключены к базе второго транзистора 17, эмиттер которого соединен с анодом третьего диода 7, катод второго диода 6 объединен с первым выводом четвертого резистора 15 и общей шиной, пороговое устройство 20 выходом соединено с выходом устройства

21. третий разделительный конденсатор

22. первый вывод которого подключен к входу 23 контрольного сигнала, в-тсрой вывод соединен с первым выводом второго дополнительного резистора 19, пороговое устройство 20 выполнено с оптронной развязкой по входу, анод светодиода 24 которой подключен к эмиттеру первого транзистора 12, а катод светодиода 24 соединен с анодом четвертого диода 8. Пороговое устройство 20 подключено также выводами питания к шине 25 питания и к общей шине.

Безопасный логический элемент работает следующим образом.

Логической 1 соответствует частотный сигнал, отсутствие частотного сигнала соответствует логическому О. При поступлении частотных сигналов (1) на входы 3 и 4 осуществляется заряд накопительных конденсаторов 9 и 10 до отрицательного напряжения через соответствующие преобразовательные цепочки из элементов 1, 5 и 7 (2, б и 8). В результате этого первый 12 и второй 17 транзисторы получают питание в виде отрицательного напряжения. Контрольный сигнал с входа 23 через конденсатор 22 и дополнительные резисторы 19 и 18 поступает на базу транзистора 17, который начинает работать в импульсном режиме. С резисторного делителя 14, 16 контрольный сигнал поступает на вход транзистора 12, усиливается и преобразуется в световой поток с помощью светодиода 24. Световой поток преобразуется в пороге- вом устройстве 20 в выходной электрический сигнал, частота которого совпадает с частотой сигнала на входе 23. Если на одном из входов 3 или 4 отсутствует сигнал 1, то соответственно транзистор 17 или 12 не получает питание и на выходе 21 присутствует соответственно либо потенциал общей шины, либо положительный потенциал источника питания порогового устройства, т.е. на выходе устройства отсут- ствует частотный сигнал, что соответствует логическому О.

За счет того, что при нулевых логических сигналах на входах 3 и 4 накопительные конденсаторы 9 и 10 разряжены, транзисторы 12 и 17 не потребляют ток, что соответственно снижает энергопотребление.

Кроме этого, за счет разделения цепей заряда накопительных конденсаторов 9 и 10 обеспечивается более высокая достоверность функционирования устройства, так как обрывы или короткие замыкания элементов, входящих в устройство, приводят к пропаданию частотного сигнала на выходе

порогового устройства 20 при любых наб pax входных сигналов на входах 3 и 4 Формула изобретения Безопасный логический элемент, содержащий шину питания и общую шину первый и второй разделительные конденсаторы, первые выводы которых соединены соответственно с первым и вторым входами логического элемента, а вторые выводы - с анодами соответственно первого и второго диодов и с катодами соответственно третьего и четвертого диодов, катод первого диода соединен с общей шиной и с первыми 1. первого и второю пи,.г итель- ных конденсаторов, анод третьего диода соединен с вторым выводом первого накопительного конденсатора, анод четвертого диода соединен с вторым выводом второго накопительного конденсатора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с базой первого транзистора и с первым выводом второго резистора, второй вывод которого через третий резистор соединен с первым выводом четвертого резистора и через пятый резистор с коллектором второго транзистора. коллектор первого транзистора соединен с вторым выводом четвертого резистора, первый вывод первого дополнительного резистора подключен к общей шине, вторые выводы первого и второго дополнительных резисторов объединены, а выход устройства подключен к выходу порогового устройства, отличающийся тем, что, с целью снижения энергопотребления при нулевых логических сигналах на входах и повышения достоверности функционирования, в него введен третий разделительный конденсатор, первый вывод которого подключен к входу контрольного сигнала, второй вывод соединен с первым выводом второго дополнительного резистора непосредственно и через второй дополнительный резистор с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с анодом третьего диода, катод второго диода соединен с первым выводом четвертого резистора и общей шиной, пороговое устройство выполнено с оптронной развязкой по входу, анод светодиода которой подключен к эмиттеру первого транзистора, катод светодиода соединен с анодом четвертого диода, а выводы питания порогового устройства соответственно подключены к шине питания и общей шине.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах управления движением поездов, Цель изобретения - снижение энергопотребления при нулевых логических сигналах на входах и повышение достоверности функционирования. Для достижения этого в устройство введен третий разделительный конденсатор 22, первый вывод которого подключен к входу 23 контрольного сигнала, второй вывод соединен через второй дополнительный резистор 19 с базой второго транзистора 17, эмиттер которого соединен с анодом третьего диода 7. катод второго диода 6 объединен с первым выводом четвертого резистора 15 и общей шиной, пороговое устройство 20 выполнено с оптронной развязкой по входу, анод светодиода 24 ко- тброй подключен к эмиттеру первого транзистора 12. катод светодиода 24 соединен с анодом четвертого 8 диода. 1 ил. Ј