Устройство для межприборной связи

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 1 5/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

?1", и (21) 4649744/09 (22) 09.01.89 (46) 30,05,92. Бюл, N 20 (71) Научно-и роизводствен ное объединение

"Агат" (72) В, Э. Вершков, Г. И, Курахтанов, Ю. M.

Корбашов, В. М. Синюгин, В. Ф. Тараев и А.

Г, Хлюпин (53) 621.394.61(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Rb 1644396, кл . Н 04 1 5/14, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕЖПРИБОРНОЙ

СВЯЗИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в средствах связи между устройствами вводавывода как для приема данных, подлежащих преобразованию в форму, пригодную для обработки в вычислительной машине, так и для передачи данных из устройств

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в средствах связи между устройствами вводавывода как для приема данных, подлежащих преобразованию в форму, пригодную для обработки в вычислительной машине, так и для передачи данных из устройств обработки в устройства вывода, н а п ример, в интерфейсах для осуществления приема и передачи информации по двухпроводной согласованной линии связи, Ы 1737744 А1 обработки в устройства вывода, например, в интерфейсах для осуществления приема и передачи информации по двухпроводной линии связи. Целью изобретения является уменьшение энергопотребления при одновременном упрощении устройства. Устройство содержит усилители 1, 2 и 16, 17 передачи и приема, блоки 3 и 4 согласования, блоки 5 и 6 коммутации, блок 7 преобразования сигнала, источник 8 опорного напряжения, формирователи 9, 10 и 11 импульсов, элемент ИЛИ 12, компараторы 13 и

14, элемент И вЂ” НЕ 15, импульсный трансформатор 19 и шину 18 питания. В данном устройстве отказ от стандартных компараторов, более сложных и требующих, как правило, двух источников питания, привел к значительному уменьшению потребления энергии при упрощении всего устройства. 2 ил.

Целью изобретения является уменьше- Ф ние энергопотребления при одновременном упрощении устройства..

На фиг. 1 изображена структурно-электрическая схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Устройство содержит первый 1 и второй

2 усилители передачи, первый 3 и второй 4 блоки согласования, первый 5 и второй 6 блоки коммутации, блок 7 преобразования сигнала, источник 8 опорного напряжения, первый 9, второй 10 и третий 11 формирова1737744 тели импульсов, элемент ИЛИ 12, первый 13 и второй 14 компараторы, элемент И вЂ” 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. З,а.

Работа устройства при использовании самосинхронизирующегося кода изображена на фиг, 2,б — ж; напряжение на первом логическом входе — фиг. 2,б, 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 устройства при использовании кода АМ 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 потенциалы 2,4 — 4,5 В. На линейном входе устройства в исходном состоянии никаких сигналов нет. B моментt< на первый логический вход поступает импульс положительной полярности, означающий, что на устройство начала поступать информация первого бита, а именно "1". B отрезок времени от 71 до у2 на выходе первого усилителя

1 на время первого импульса (12-11) будет зафиксирован почти нулевой потенциал (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 т ток начинает поступать в начало 4-й обмотки и через нее в выход первого усилителя 1.

B результате на началах и остальных обмоток импульсного трансформатора 19 появляются импульсы положительной полярности относительно своих концов. В момент tz импульс на первом логическом входе заканчивается и, соответственно, сформированный импульс с помощью пер5

55 вой обмотки импульсного трансформатора

19 с линейных входов уйдет в линию связи.

Выходное сопротивление устройства со стороны линейных входов в интервале QT t) до

t2 определяется практически вторым элементом 4 согласования.

На время паузы от t2 до сз 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 тз до с4 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 т до tz) полярности, причем в этот интервал времени выходное сопротивление устройства определяется в основном первым блоком

3 согласования, В интервале от t4 до tg 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, 1737744

40

55

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 вЂ” 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 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 формирователь 9 сработает и выдаст отрицательный импульс нормированной длительности на второй вход первого компаратора 13, подтверждая импульс информации и восстанавливая при 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 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 обеспечило 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 (10 Мбит/с), поскольку уменьшает влияние паразитных емкостей. Надежное подтверждение по вторым входам компараторов 13 и 14 позволило исключить корректирующие цепи на первых входах 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 требовали индивидуальной подгонки для каждого типа кабеля.

Таким образом, импульсы отрицательной полярности, получаемые во второй и третьей обмотках по очереди при приеме каждого бита информации, являются рабочими.

При наступлении паузы с линии связи на логических выходах устройства будут зафиксированы высокие потенциалы. Линия 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 соответствен1737744

55 но 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- 5 сного трансформатора 19 и далее процесс получения импульса на втором логическом выходе устройства будет протекать так же, как и при поступлении отрицательного импульса. B результате на втором логическом 10 выходе будет сформирован отрицательный импульс фактически нормированной длительности (с помощью второго формирователя 10).

Рассмотрим теперь работу элемента И вЂ” 15

НЕ 15. Как можно видеть из описания, на выходе элемента И вЂ” Н Е 15 получают импул ьсы двойной частоты положительной полярности за счет суммирования импульсов с обоих логических входов устройства. При 20 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 25 бита информации осуществляется также с помощью третьего формирователя 11, выдающего отрицательные импульсы на объединенные вторые входы усилителей 16 и 17 приема (аналогично рассмотренной ранее 30 защите импульсов).

Формула изобретения

Устройство для межприборной связи, содержащее источник опорного напряже- 35 ния, импульсный трансформатор, последовательно соединенные первый усилитель передачи и первый блок согласования, последовательно соединенные второй усилитель передачи и второй блок согласования, 40 последовательно соединенные первый формирователь импульсов, первый компаратор и первый усилитель приема, последовательно соединенные второй формирователь импульсов, второй компаратор и второй уси- 45 литель приема, последовательно соединенные элемент И вЂ” 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 ИНЕ, выход первого усилителя приема подключен к первому входу первого формирователя импульсов и второму входу элемента И вЂ” 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 вЂ” НЕ, о т л и ч а ю щ е е с я 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.

1737744 г

Составитель О.Андрушко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Редактор Т.Орлова

Заказ 1907 Тираж Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101