Формирователь биполярных кодов Советский патент 1992 года по МПК H03M5/18 

ю

С

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для передачи информации от кодера на двухпроводную линию при построении дискретных систем передачи данных как общего, так и специального назначения. Цель изобретения - повышение достоверности и надежности формирователя. Формирователь содержит элемент развязки (на трансформаторе), ключи, шину нулевого потенциала, шину питания, коммутатор, блок формирования импульсов, датчик тока, дифференциальный усилитель, токовое зеркало, генератор тока. 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для передачи информации от кодера на двухпроводную линию при построении дискретных систем передачи данных как общего, так и специального назначения.

Известен формирователь, содержащий трансформатор, с первого по третий логические элементы И-НЕ, с первого по четвертый логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй D-триггеры и соответствующие им связи.

Недостатком формирователя является отсутствие специальных мер для поддержания идентичности форм положительного и отрицательного импульсов на его выходе, необходимость наличия генератора и отсутствие защиты элементов формирователя от выхода их из строя при перегрузке,

Наиболее близким к предлагаемому является формирователь биполярных кодов,

содержащий первый и второй информационные каналы и первый и второй выпрямители. Каждый из информационных каналов включает два ключа, элемент развязки, выполненный на трансформаторе, и коммутатор, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих ключей, информационные входы которых объединены и подключены к шине питания, выходы ключей соединены с соответствующими выводами первичной обмотки трансформатора, третий вывод которой подключен к шине нулевого потенциала. Каждый из выпрямителей выполнен на двух транзисторах с одинаковым типом проводимости, двух резисторах и конденсаторе, первый и второй выводы вторичной обмотки трансформатора каждого информационного канала соединены с эмиттерами соответствующих транзисторов соответствующего выпрямителя, коллекторы которых

ч ел

оо ел

объединены с первым выводом конденсатора своего выпрямителя и являются первым выходом этого выпрямителя. Третий вывод вторичной обмотки трансформатора каждого информационного канала подключен через первый и второй резисторы соответствующего выпрямителя к базам соответствующих транзисторов этого выпрямителя и непосредственно - к второму выводу конденсатора и является вторым выходом этого выпрямителя. Первые и вторые информационные входы коммутаторов обоих информационных каналов соответственно объединены и являются соответственно прямым и инверсным управляющими входами формирователя. Управляющий вход коммутатора каждого информационного канала является соответствующим задающим входом формирователя. Первый и второй выходы первого выпрямителя объединены соответственно с вторым и первым выходами второго выпрямителя и являются соответственно первым и вторым выходами формирователя.

Недостаток данного формирователя заключается в отсутствии специальных мер для поддержания идентичности форм положительного и отрицательного импульсов на выходе формирователя и защиты элементов формирователя от выхода их из строя при перегрузке формирователя по выходу.

Целью изобретения является повышение достоверности формирователя за счет уменьшения различия форм положительного и отрицательного выходных импульсов, повышения стабильности указанного различия, а также повышение стабильности амплитуды выходных импульсов и повышение надежности формирователя за счет защиты его элементов от выхода из строя,

Указанная цель достигается тем, что формирователь биполярных кодов, содержащий коммутатор, первый и второй инфор- мационные входы которого являются соответственно первым и вторым входами формирователя, первый и второй выходы коммутатора соединены с управляющими входами соответственно первого и второго ключей, информационные входы которых объединены, элемент развязки, выполненный на трансформаторе, выходы ключей соединены соответственное первым и вторым крайними выводами первичной обмотки трансформатора, средний вывод которой подключен к шине нулевого потенциала, и шину литания, дополнительно содержит дифференциальный усилитель, датчик тока, генератор тока, токовое зеркало и блок формирования импульсов, первый и второй входы которого подключены соответственно к

первому и второму входам формирователя, первый выход блока формирования импульсов соединен с входом генератора тока, выход которого объединен с выходом токового

5 зеркала, первым выходом дифференциального усилителя и подключен к управляющему входу коммутатора, вторые выходы блока формирования импульсов и дифференциального усилителя объединены и подключе0 ны к входу токового зеркала, вход датчика тока подключен к шине питания, выход соединен с входом дифференциального усилителя и информационными входами первого и второго ключей, выводы вторичной обмот5 ки трансформатора являются выходами формирователя.

На фиг, 1 представлена блок-схема формирователя; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,

0 Формирователь содержит (фиг. 1) элемент 1 развязки, выполненный на трансформаторе, первый и второй ключи 2 и 3, шину 4 нулевою потенциала, шину 5 питания, коммутатор 6, блок 7 формирования импуль5 сов, датчик 8 тока, дифференциальный усилитель 9, токовое зеркало 10, генератор 11 тока, первый и второй входы 12 и 13 и выходы 14 и 15 формирователя.

Дифференциальный усилитель 9 выпол0 нен на резисторах 16-18, транзисторах 19 и 20, Коммутатор 6 выполнен на резисторах 21 и 22 и транзисторах 23 и 24. Генератор 11 тока выполнен на резисторе 25 и транзисторах 26 и 27. Токовое зеркало выполнено на

5 транзисторах 28 и 29

Блок 7 формирования импульсов выполнен на транзисторах 30-35, резисторах 36- 40 и конденсаторах 41 и 42.

Формирователь работает следующим

0 образом.

При отсутствии передачи информации на входах 12 и .13 формирователя находятся логические нули в виде низких уровней напряжений положительной полярности. При

5 этом коллекторные токи первого 24 и второго 23 транзисторов коммутатора 6 недостаточны, чтобы открыть ключи 2 и 3, по первичной обмотке трансформатора 1 ток не протекает, и разность потенциалов на

0 нагрузку, подключенную к выходам 14 и 15 формирователя, равна нулю.

При подаче на второй 12 (первый 13) вход формирователя логической единицы в виде импульса напряжения положительной

5 полярности первый 24 (второй 23} транзистор коммутатора 6 на время импульса открывается, и его коллекторный ток возрастает.

В результате появляется импульс тока на управляющем входе первого 2 (второго 3)

ключа. Второй 3 (первый 2) ключ при этом закрыт. Первый 2 (второй 3) ключ на время импульса открывается, и от первого (второго) вывода к среднему выводу первичной обмотки трансформатора 1 протекает импульс тока. На нагрузке, подключенной к первому 14 и второму 15 выходам формирователя, относительно второго 15 выхода формирователя образуется импульс напряжения отрицательной (положительной) полярности.

Для того, чтобы при подаче на входы 12 и 13 формирователя поочередно логических единиц в виде одинаковых последовательностей импульсов напряжения положительной полярности уменьшить различие форм соответствующих положительных и отрицательных импульсов напряжения на нагрузке, подключенной к выходам 14 и 15 формирователя, и увеличить стабильность этого различия, а также стабильность амплитуд импульсов на указанных выходах от разброса параметров элементов формирователя, от температуры, от изменения напряжения источника питания и от изменения параметров входных сигналов, формирователь охвачен отрицательной обратной связью.

Напряжение с датчика 8 тока, обусловленное током, протекающим через ключи 2 и 3, подается на вход дифференциального усилителя 9, на выходах которого при этом устанавливаются некоторые значения токов. В результате ток, вытекающий из третьего входа коммутатора б, образуется из двух составляющих: постоянной, задаваемой генератором 11 тока, и переменной, образуемой при суммировании выходного тока дифференциального усилителя 9 и выходного тока токового зеркала 10. Величина тока, вытекающего из третьего входа 43 коммутатора 6 при подаче информационных сигналов на второй и первый входы коммутатора 6, определяет ток на управляющем входе открытого на данный момент ключа формирователя, а следовательно, и степень открытия указанного ключа, и величину тока, протекающего через датчик 8 тока.

Изменение тока, протекающего через открытый на данный момент ключ формирователя, вызывает приращение напряжения на датчике 8 тока. В результате изменяется ток, вытекающий из третьего входа 43 коммутатора 6, за счет изменения переменной составляющей этого тока, что приводит к такому изменению тока на управляющем входе открытого на данный момент ключа формирователя, чтобы, изменив степень открытия указанного ключа, компенсировать приращение напряжения на датчике 8 тока.

Делитель напряжения на резисторах 17 и 16 и датчик 8 тока формирователя определяют максимальную степень открытия ключей 2 и 3. Выбором максимальной степени

открытия указанных ключей, исключающим вхождение последних в насыщение, можно уменьшить различие форм положительного и отрицательного импульсов напряжения на нагрузке, подключенной к выходам 14 и 15

0 формирователя, при подаче на входы 12 и 13 формирователя поочередно логических единиц в виде одинаковых последовательностей импульсов напряжения положительной полярности.

5 Генератор 11 тока, участвующий в формировании тока третьего входа 43 коммутатора 6, имеет стробирующий вход 44, при подаче на который низкого уровня напряжения положительной полярности происходит

0 выключение указанного генератора 11.

Для защиты ключей 2 и 3 от перегрузок по мощности, которые могут возникнуть при воздействии входных сигналов, введен блок 7 формирования импульсов, который огра5 ничивает максимальное время открытия указанных ключей 2 и 3. При отсутствии передачи информации уровни логического нуля со входов 12 и 13 формирователя подаются на базы транзисторов 32 й 35 бло0 ка 7 формирования импульсов, которые в результате открыты, а транзисторы 33, 34, 30 и 31 закрыты. Конденсаторы 41 и 42 разряжены через открытые транзисторы 32 и 35 соответственно. Генератор 11 тока и токо5 вое зеркало включены. Формирователь готов к работе.

При подаче на вход 12 (вход 13) формирователя логической единицы в виде импульса положительной полярности

0 транзистор 32 (транзистор 35) блока 7 формирования импульсов закрывается, а конденсатор 41 (конденсатор 42) заряжается с постоянной времени, определяемой произведением номиналов резистора 36 (резисто5 ра 38) и конденсатора 41 (конденсатора 42). После окончания действия импульса тран- зистор 32 (транзистор 35) открывается и разряжает через себя конденсатор 41 (конденсатор 42). Если в течение действия ука0 занного импульса напряжение на конденсаторе 41 (конденсаторе 42) не успевает достигнуть уровня, при котором открывается транзистор 33 (транзистор 34), то транзисторы 30 и 31 остаются в закрытом

5 состоянии и блок 7 формирования импульсов не влияет на работу формирователя. В противном случае они открываются и до конца действия импульса выключают генератор 11 тока и токовое зеркало 10. При этом на третий вход 43 коммутатора б перестает задаваться ток, а следовательно, перестает задаваться ток на управляющий вход ключа 2 (ключа 3) формирователя и ключ 2 (ключ 3) закрывается, Уровень напряжения на конденсаторе 41 (конденсаторе 42), при кйтором открывается транзистор 33 (транзистор 34), задается резистивными делителями 37 и 39.

Работа формирователя иллюстрируется временными диаграммами с 45 по 50, приведенными на фиг. 2.

Таким образом, предлагаемый формирователь характеризуется малой величиной остаточного напряжения на своих выходах после прохождения пачки импульсов, представляющей собой информацию, закодированную по коду Шнчестер-2, а также малым различием форм положительного и отрицательного импульсов и стабильностью их амплитуды на выходах формирователя при поочередной подаче на его входы бдяого и того же импульса положительной полярности.

Предлагаемый формирователь характеризуется более высокой надежностью за счет защиты его элементов от выхода из строя. Указанный формирователь по сравнению с прототипом имеет защиту от короткого замыкания по выходам, по сравнению с аналогами - дополнительно также и защиту от воздействия входных сигналов, приводящих к перегрузке его элементов,

Предлагаемый формирователь имеет простую схемную реализацию и возможность выполнения его с малой массой и малыми габаритами, например, в виде микросборка плюс трансформатор.

Формула изобретения Формирователь биполярных кодов, содержащий коммутатор, первый и второй информационные входы которого являются

соответственно первым и вторым входами формирователя, первый и второй выходы коммутатора соединены с управляющими входами соответственно первого и второго ключей, информационные входы которых

объединены, элемент развязки, выполненный на трансформаторе, выходы ключей соединены соответственное первым и вторым крайними выводами первичной обмотки трансформатора, средний вывод которой

подключен к шине нулевого потенциала, и шину питания, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и надежности формирователя, в него введены дифференциальный усилитель, датчик тока,

генератор тока, токовое зеркало, и блок формирования импульсов, первый и второй входы которого подключены соответственно к односменным входам формирователя, первый выход блока формирования импульсов соединен с входом генератора тока выход которого объединен с выходом токового зеркала, первым выходом дифференциального усилителя и подключен к управляющему входу коммутатора, вторые выходы блока

формирования импульсов и дифференциального усилителя объединены и подключены к входу токового зеркала, вход датчика тока подключен к шине питания, выход соединен с входом дифференциального усилитепя и информационными входами первого и второго ключей, выводы вторичной обмотки трансформатора являются выходами формирователя.

L

и

39

-ЈЪ

гг

У г

®

у

Фиб, 2