Устройство для межприборной связи Советский патент 1992 года по МПК H04L5/14 

тели импульсов, элемент ИЛ И 12, первый 13 и второй 14 компараторы, элемент И-НЕ 15, первый 16 и второй 17 усилители приема, шину 18 питания и импульсный трансформатор 19.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим передачу одного бита информации в линию связи и далее в аналогичное устройство, работающее в режиме приема. Код передачи приведен на фиг. 3,а.

Работа устройства при использовании самосинхронизирующегося кода изображена на фиг. 2,б-ж; напряжение на первом логическом входе - фиг. 2,6, напряжение на втором логическом входе - фиг. 2,в, напряжение на линейных входах - фиг. 2,г, напряжение на первом логическом выходе - фиг. 2,д, напряжение на втором логическом выходе - фиг. 2,е. напряжение на тактовом выходе - фиг. 2,ж, работа устройства при использовании кода Манчестер-П на фиг. 2,з-к; напряжение на первом логическом входе - фиг. 2,з, напряжение на втором логическом входе - фиг. 2,и, напряжение на линейных входах - фиг. 2,к, работа устрой- ства при использовании кода AM 1 - на фиг. 2,л-н; напряжение на первом логическом входе - фиг. 2,л, напряжение на втором логическом входе - фиг. 2,м, напряжение на линейных входах - фиг. 2,н.

Исходное состояние логических входов устройства - передатчика - нулевые потенциалы. На выходе усилителей 1 и 2 передачи - высокие потенциалы (около 5 В). На логических выходах устройства - высокие потен- циалы 2,4-4,5 В. На линейном входе устройства в исходном состоянии никаких сигналов нет. В момент ti на первый логический вход поступает импульс положительной полярности, означающий, что на устройство начала поступать информация первого бита, а именно 1. В отрезок времени от ti до t2 на выходе первого усилителя 1 на время первого импульса () будет зафиксирован почти нулевой потенци- ал ( 0,3 В). В этот же отрезок времени на втором логическом входе устройства будет оставаться нулевой потенциал и соответственно на выходе второго усилителя 2 будет оставаться высокий потенциал. В момент ti ток начинает поступать в начало 4-й обмотки и через нее в выход первого усилителя 1. В результате на началах и остальных обмоток импульсного трансформатора 19 появляются импульсы положительной полярности относительно своих концов. В момент t2 импульс на первом логическом входе заканчивается и, соответственно, сформированный импульс с помощью первой обмотки импульсного трансформатора 19с линейных входов уйдет в линию связи. Выходное сопротивление устройства со стороны линейных входов в интервале от ti до t2 определяется практически вторым элементом 4 согласования.

На время паузы от t2 до Гз на линейные входы подаются нулевые потенциалы, соответственно на выходах усилителей 1 и 2 передачи будут снова высокие потенциалы и в линию уйдет нулевая ступенька-пауза.

На время от ta до t4 на второй логический вход подается положительный импульс, а на первом логическом входе продолжает оставаться нулевой потенциал. Поэтому в момент тз на выходе второго усилителя 2 начинает формироваться нулевой потенциал. При этом ток от источника питания +5 В через блок 3 согласования поступает в конец четвертой обмотки импульсного трансформатора 19. Поэтому на концах всех остальных обмоток импульсного трансформатора 19 за время от ta до и будет сформирован импульс положительной полярности относительно начал соответствующих обмоток, в том числе и в первой обмотке импульсного трансформатора 19. В результате в линию связи уйдет импульс противоположной (чем во время от ti до 12) полярности, причем в этот интервал времени выходное сопротивление устройства определяется в основном первым блоком 3 согласования.

В интервале от t4 до ts на логических входах будут нулевые потенциалы и на выходах усилителей 1 и 2 будут высокие потенциалы. Ток в четвертой обмотке отсутствует и соответственно на линейных входах будет сформирована ступенька-пауза.

Присутствие блока 7 преобразования сигнала способствует согласованию на время передачи ступенек-пауз и их быстрому формированию за счет приоткрытия блоков 5 и 6 коммутации. Следует сказать, что при этом несколько уменьшается (примерно на 0,05 В) амплитуда импульсов в линию связи. На логических выходах устройства будут сформированы с помощью второй и третьей обмоток импульсного трансформатора 19, компараторов 13 и 14, усилителей 16 и 17 приема импульсы стандартной формы, используемые либо для контроля, либо для сигнализации в случае режима передачи. Более подробно работа этих узлов будет рассмотрена в режиме приема, поскольку именно в этом режиме они являются активно формирующими импульсы информации.

В режиме приема устройство работает следующим образом.

На логических входах устройства изначально должны быть нулевые потенциалы. На выходах усилителей 1 и 2 будут высокие потенциалы. На логических выходах также будут высокие потенциалы, которые обеспечены подачей на первые и вторые входы компараторов единичных потенциалов. При использовании источника 8 опорного напряжения для выработки рабочего порога стабильной величины в диапазоне рабочих температур от -60 до +125°С оказалось не только возможным использование в качестве компараторов ТТЛ-схем, но и привело к значительному уменьшению потребления энергии при упрощении всего устройства за счет отказа от стандартных компараторов, более сложных и требующих, как правило, двух источников питания. С целью более эффективного отслеживания уровней срабатывания компараторов 13 и 14 с помощью источника 8 опорного напряжения и компараторы 13 и 14, и источник 8 опорного напряжения рекомендуется использовать из одной микросхемы, выполненной на основе одного кристалла, что существенно повышает стабильность рабочего порога компараторов 13 и 14 практически без уменьшения помехоустойчивости. В этом случае источник 8 опорного напряжения собран на основе элемента И-НЕ, работающего в линейном режиме, что обеспечивается обратной отрицательной связью.

В режиме приема на линейные входы с аналогичного устройства по линии связи поступают биполярные импульсы, несущие информацию, которую должно принять устройство и преобразовать в соответствующие импульсы, которые могут быть восприняты устройствами обработки, например ЭВМ. При поступлении на линейные входы отрицательного импульса относительно начала первой обмотки импульсного трансформатора 19 на концах второй, третьей и четвертой обмоток будут также импульсы отрицательной полярности относительно начал соответствующих обмоток.

Входное сопротивление устройства со стороны линейных входов будет практически определяться величиной первого согласующего блока 3. Ток согласования будет проходить с участием четвертой обмотки импульсного трансформатора 19 через следующие цепи: из начала четвертой обмотки последовательно через второй блок 6 коммутации, блок 7 преобразования сигнала, далее через первый блок 3 согласования в конец четвертой обмотки. Со второй обмотки на первый вход первого компаратора 13

поступит отрицательный импульс относительно напряжения (+1,8 В) смещения, поступающего с источника 8 опорного напряжения. На уровне (+1,45 В) сработает

первый компаратор 13 по первому входу, на выходе первого компаратора 13 начнет формироваться положительный импульс. Так как на втором входе первого усилителя 16 приема, как и на вторых входах первого и

0 второго компараторов 13 и 14 и второго усилителя 17 приема, в этот момент продолжает оставаться высокий потенциал, то на выходе первого усилителя 16 будет зафиксирован нулевой потенциал. Первый форми5 рователь 9 сработает и выдаст отрицательный импульс нормированной длительности на второй вход первого компаратора 13, подтверждая импульс информации и восстанавливая при

0 необходимости его до нормированной величины. При этом потребление энергии значительно снижено за счет введения элемента ИЛИ 12, благодаря которому ток на создание опорных единичных напряжений на

5 вторых входах компараторов 13 и 14 и усилителей 16 и 17 приема требуется существенно меньший (3 раза), и к тому же постоянная времени всех формирователей стремится к +4,4 В. Это решение обеспечи0 ло получение импульсов с формирователей 9, 10 и 11 большей крутизны и позволило применять в формирователях резисторы и конденсаторы большей величины, что особенно важно на высоких частотах

5 ( 10 Мбит/с), поскольку уменьшает влияние паразитных емкостей. Надежное подтверждение по вторым входам компараторов 13 и 14 позволило исключить корректирующие цепи на первых входах

0 компараторов, при этом стабильность длительности выходных импульсов возросла более чем в 2 раза, и расширился ассортимент применяемых кабелей, поскольку, хотя и незначительно, но все же цепи коррекции

5 требовали индивидуальной подгонки для каждого типа кабеля.

Таким образом, импульсы отрицательной полярности, получаемые во второй и третьей обмотках по очереди при приеме

0 каждого бита информации, являются рабочими.

При наступлении паузы с линии связи на логических выходах устройства будут зафиксированы высокие потенциалы. Линия

5 связи будет нагружена, так же,как и во время импульсов, на сопротивление, равное волновому сопротивлению линии, причем во вреимя пауз в пределах бита информации входное сопротивление определяется параллельным соединением соответственно блоков 5 и 6 коммутации и блоком 3 и 4 согласования.

При поступлении на линейные входы устройства положительного импульса фаза его перевернется в третьей обмотке импуль- сного трансформатора 19 и далее процесс получения импульса на втором логическом выходе устройства будет протекать так же, как и при поступлении отрицательного импульса. В результате на втором логическом выходе будет сформирован отрицательный импульс фактически нормированной длительности (с помощью второго формирователя 10).

Рассмотрим теперь работу элемента И- НЕ 15. Как можно видеть из описания, на выходе элемента И-НЕ 15 получают импульсы двойной частоты положительной полярности за счет суммирования импульсов с обоих логических входов устройства. При этом с помощью третьего формирователя 11 осуществляется защита положительных фронтов отрицательных импульсов, поступающих по очереди на первые входы компараторов 13 и 14. Защита паузы в пределах бита информации осуществляется также с помощью третьего формирователя 11, выдающего отрицательные импульсы на объединенные вторые входы усилителей 16 и 17 приема (аналогично рассмотренной ранее защите импульсов).

Формула изобретения Устройство для межприборной связи, содержащее источник опорного напряже- ния, импульсный трансформатор, последовательно соединенные первый усилитель передачи и первый блок согласования, последовательно соединенные второй усилитель передачи и второй блок согласования, последовательно соединенные первый формирователь импульсов, первый компаратор и первый усилитель приема, последовательно соединенные второй формирователь импульсов, второй компаратор и второй уси-

литель приема, последовательно соединенные элемент И-НЕ и третий формирователь импульсов, выход которого подключен ко вторым входам первого и второго усилителей приема, выход второго усилителя приема подключен к первым входам второго формирователя импульсов и элемента И- НЕ, выход первого усилителя приема подключен к первому входу первого формирователя импульсов и второму входу элемента И-НЕ, выход источника опорного напряжения подключен к началу первой и концу второй обмоток импульсного трансформатора, начало и конец третьей обмотки которого являются линейными входами устройства, логическими входами и выходами и тактовым выходом которого являются соответственно входы первого и второго усилителей передачи, выходы первого и второго усилителей приема и выход элемента И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления при одновременном упрощении устройства, введены элемент ИЛИ, блок преобразования сигнала и два блока коммутации, выходы первого и второго формирователей импульсов подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого усилителя приема, конец первой и начало второй обмоток импульсного трансформатора соединены соответственно со вторыми входами первого и второго компараторов, выход первого усилителя передачи подключен ко входу первого блока коммутации и концу четвертой обмотки импульсного трансформатора, начало которой соединено с выходом второго усилителя передачи и входом второго блока коммутации, выходы первого и второго блоков согласования соединены с шиной питания и входом блока преобразования сигнала, выход которого соединен с выходами первого и второго блоков коммутации и вторыми входами первого, второго и третьего формирователей импульсов.

- г- ™

°-0-И 0-ЕН3

10

15

90