Согласующее устройство

 

Союз Советск на

Сооциалистическиа

Республик

О П И С А Н И Е 736376

ИЗОБРЕТЕНИЯ у

1. I ) -. Ъ

"" " " 6 7ф ( (51)M. Ks.

Н 03 К 19/00

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.10.76 (2() 2413634/18-21 с присоединением заявки J%

Государственный комитет (23 ) П риоритет по делам изобретений н открытий (53у УДК 621,374 (088.8) Опубликовано 25.05,80, Бюллетень 34.19

Пата опубликования описания 28. 05.80 (72) Автор изобретения

В. И. Гончаров (71) Заявитель (54) СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля.

Известно согласующее устройство, выполненное на ХОП-транзисторах, по5 зволяющее согласовать как уровни нап-. ряжений, так и высокое выходное сопротивление устройств на МОП-структурах с уровнями напряжений и низким входным

t0 сопротиьттением элементов типа ДТЛ и

ТТЛ 111.

Однако это устройство может применяться только для согласования схем оп ределенного исполнения с определенными уровнями и полярностями выходных и входных сигналов.

Известно согласующее устройство, содержащее два катодных повторителя

121; Оно также не может быть исполь» зовано для согласования блоков электронной аппаратуры, выполнетшых на разных элементах, имеющих разные полярности .выходных и входных сигналов.

11елью изобретения является расшире» ние функциональных возможностей согла» сующего устройства.

Для этого в согласукицее устройство, содержащее первый эмиттерный повторитель на входе и второй эмиттерный повто,ритель на выходе, введен усилитель, вход которого через последовательно соединенные диоды, минимальное количество которых равно единице, подключен к выходу первого эмиттерного повторителя, а выход через последовательно соединенные диоды, минимальное количество которых равно единице, подключен к входу второго эмиттерного повторителя, шина питания усилителя и второго емиттерного повторителя имеет напряжение той же полярности, что и требуемая поля)зность выходного сигнала, коллектор транзистора первого эмиттерного повторителя поцключен к входу устройства, его база через последовательно соединенные диоды, минимальное количество которых равно еди736376

25,нице, и элементы делителя напряжения, подключена к входу устройства.

На фиг. lпредставлена электрическая принципиальная схема согласующего устройства; на фиг. 2 - то же, с усилителем другого типа.

На вход согласующего устройства (см. фиг. 1) поступают сигналы положительной полярности с уровнями напряжений 0-2В/и 8-12 В, а на его выходе образуются сигналы отрицательной полярности с уровнями напряжений 0-0,4 В и.

2,7 - 4,5 В. Первый эмиттерный повторитель выполнен на составном транзисторе, составленном из транзисторов Г и

2 п-р-п типа, коллекторы которых подключены к входной шине 3, база транзистора 2 подклк1чена к эмиттеру транзистора 1, а база транзистора 1 - к

20 катоду диода 4, анод которого подключен через резистор 5 к входной шине 3 и через последовательно соединенные резисторы 6 и 7 - к общей шине 8, параллельно резисторам 6 и 7 подключен конденсатор 9, между эмиттером тран» эистора 2 и общей шиной 8 подключен резистор 10. Усилитель выполнен на составных транзисторах 1 1 и 1 2 р-и-р

30 типа, коллекторы которых соответственно через резисторы 13 и 14 подключены к минусовой шине питания 15, база транзистора 12 подключена к эмиттеру транзистора 11, а эмиттер транзистора

12 через резистор 16 - к общей шине

8. База транзистора 11 подключена через резистор 17 к шине 15, через резистор 18 - к шине 8 и через последо вательно включенные диоды 19 - к эмит теру транзистора 2 первого эмиттерного

40 повторителя, причем база транзистора

11 подключена к катоду одного из последовательно включенных диодов 19, а с эмиттером транзистора 2 соединен анод одного иэ диодов 19.

Второй эмиттерный повторитель выполнен на составном транзисторе, составленном иэ транзисторов 20 и 21, коллекторы которых подключены к шине 15, 50 эмиттер транзистора 21 подключен к выходной шине 22 и через резистор 23 к общей шине 8, а его база подключена к эмиттеру транзистора 20. База тран зистора 20 подключена к аноду диода

24, катод которого подключен через резистор 25, к коллектору транзистора

12 усилителя, а через резистор 26к обшей шине 8. ф

B согласующем устройстве (см. фиг.

2) вывод резистора 26 подключен не к общей шине 8, а к коллектору дополнительно введенного транзистора 27, коллектор которого через резистор 28 под» ключен также к шине 15, база транзистора 27 подключена через резистор 29 к шине 15, а через резистор 30 к шине 8, эмиттер транзистора 27 через резистор 31 подключен к шине 8. Использование усилителя этого типа при равенстве резисторов 25 и 26 и токов плеч усилителя приводит к взаимной компенсации изменения токов плеч усилителя при изменении режима работы устройства.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на входную шину 3 сигнала с уровнем напряжения, соответствукицим уровню напряжения логического нуля, транзисторы 1 и 2 эмиттерного повторителя на входе должны быть закрыты, а транзисторы 11 и 12 усилителя открыты (для устройства (см. фиг. 2) плечи усилителя, содержащие соответственно транзисторы 12 и 27 должны быть в состоянии баланса). Напряжение коллектора открытого транзистора 1 2 (или разность напряжений коллекторов транзисторов 1 2 и 27 для устройства на фиг. 2) должно быть такой величины, чтобы напряжение на выходе согласующего устройства соответствовало.уровню напряжения логического нуля.

При поступлении на входную шину 3 сигнала с уровнем напряжения, соответствующим уровню напряжения логической единицы, транзисторы 1 и 2 эмиттерного повторителя на входе открываются, а транзисторы 11 и 12 усилителя закрываются (в случае одинаковой полярности входного и выходного сигналов транзисторы 11 и 12 еще сильнее открываются, что приводит к разбалансу плеч усилите» ля). Напряжение на выходе согласующего устройства будет соответствовать уровню напряжения логической единицы.

В зависимости от полярности сигнала, поступающего на входную шину 3, меняется тип проводимости транзисторов

1 и 2 и полярность подключения диодов

4, при положительной полярности входного сигнала транзисторы 1 и 2 и-р-и типа и база транзистора 1 подключена к катоду диода 4, при отрицательной полярности входного сигнала транзисто736376

15 ры rr 2 р-и-р типа и база транзистора 1 подключена к аноду диода 4.

В зависимости от требуемой полярности выходного сигнала меняется тип проводимости транзисторов усилителя 5

11 и 12 (и 27), транзисторов амит терного повторителя 20 и 21, полярность подключения диода 24 и полярность напряжения шины питания 15, которая должна совпадать с полярностью выходного сигнала.

Если выходной сигнал отрицательный, то усилитель и второй эмиттерный повторитель выполняются на транзисторах р-и-р .типа, к базе транзистора 20 подключается анод диода 24 если выходной сигнал положительный, то усилитель и второй эмиттерный повторитель выполня ются на транзисторах и-р-и типа, а диод

24 можно в этом случае не использовать, 2О так как напряжение открывания перехода эмиттер-база кремниевый п-р-п транзисторов достаточно большое.

В результате выполнения первого

25 эмиттерного повторителя и усилителя на составных транзисторах повышается входное сопротивление согласующего устройства, выполнение второго эмиттерного повторителя на составном транзисторе

Зо позволяет улучшить согласование устройства с нагрузкой, кроме того, уменьшается мощность потребления.

Помехозащищенность согласующего устройства тем выше, чем выше значение

35 напряжения на конденсаторе 9, при котором происходит открывание транзисто« ров 1 и 2 и изменение состояния транзисторов ll и 12, и чем меньше изменение потенциала базы транзистора 1 1, требуемое для изменения состояния транзисторов 11 и 12. Небольшое изменение потенциала базы транзистора 11 достигается выбором режима работы усилите ля, а повышение напряжения на конденсаторе 9, при котором происходит открывание транзисторов первого эмиттерного повторителя на входе и изменение состояния транзисторов 1 1 и 1 2 усилителя, достигается путем подбора необходимого числа последовательно включенных диодов 4 и 1 9. При разной полярности входных и выходнык сигналов последовательно соединенные диоды 19 подключаются таким образом, чтобы протекал ток по цепи шина 1 5 — резистор 17 - диоды

1 9 - резистор 1 0 - общая шина 8, в случае, когда полярность входных и выходных сигналов совпадает, последовательно соединенные диоды 19 могут быть подключены и в обратной полярности.

Для обеспечения динамической помеко устойчивости согласующего устройства служит конденсатор 9. В тех случаях, когда на вход согласующего устройства, выполненного на кремниевых транзисторах, приходят сигналы с частотой

j ) 1 - 1,5 МГц, а на вход согласующего устройства, выполненного на германиевых транзисторах, приходят сигналы с частотой f>20 — 30 кГц, динамическую помехоустойчивость можно обеспечить подбором транзисторов схем с соответствующей граничной частотой

12.

В момент появления на входе соглесующего устройства, в котором применяется конденсатор 9, напряжения, со« ответствующего уровню напряжения логической единицы, входное сопротивление устройства определяется номиналом резистора 5, кроме того, наличие резистора 5 предотвращает возникновение колебательного процесса между реактивными элементами линии связи и конденсатором 9.

При задании режима работы усилителя необходимо учитывать следующее.

Для обеспечения напряжения на выходе устройства, соответствующего напряжению логического нуля, в случае выполнения усилителя на составном транзисторе, составленном из транзисто ров 1 1 и 12, коллектор каждого из транзисторов подключается через отдельный резистор к шине питания для уменьшения потенциала коллектора транзисто ра 12, кроме того, наличие резистора

13 предотвращает пробой транзистора

11 в случае выхода из строя транзисгора 12. Также с целью уменьшения потенциала коллектора транзистора 12 но» минал резистора 16 выбирается таким, чтобы падение напряжения на нем было как можно меньше, например, порядка

0,1В,,при этом и закрывание транзисторов 11, 12 происходит при уменьше« нии потенциала базы транзистора 11, примерно на 0,2 В, т. е. обеспечивается достаточно высокая чувствительность оконечнык каскадов устройства.

Для обеспечения напряжения логического нуля на выходе используется также делитель напряжения на резисторах 25 и 26, причем, чем отношение их номиналов больше, тем меньший номинал резистора 26 можно задать и тем лег7363

+8+ !26

0+ 26

0,46

7 че согласовать его с нагрузкой на вы-ходе второго эмиттерного повторителя, и тем выше температурная стабильность схемы. Но с другой стороны, чем меньше отношений номиналов резисторов 25 и 26, тем меньше изменение потенциа-ла коллектора транзистора 12 при изменениях его состояния и требуемое . изменение потенциалов базы транзистора 1 l для изменения состояния транзис- 1О торов 11 и 12, т. е. тем выше чувствительность оконечных каскадов устройства, Номинал резистора 13 выбирается достаточно большим для уменьшения значения тока коллектора транзистора 1 1 и, следовательно, уменьшения требуемого изменения потенциала его базы, при котором происходит изменение состояния этого транзистора, Таким образом, предлагаемое устрой ство может примениться для согласования схем разного исполнения, с разнымц уровнями и полярностями выходных и входных сигналов. В согласующем устройстве могут использоваться усилители разных типов.

Формула изобретения

Согласующее устройство, содержащее первый эмиттерный повторитель на вхо76 8 де и второй эмиттерный повторитель на выходе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных ° возможностей, в него введен усилитель, вход которого через последовательно соединенные диоды, минимальное количество которых равно единице„ подключен к выходу первого эмиттерного повторителя, а выход — через последовательно соединенные диоды, минимальное количество которых равно единице, подключен ко входу второго эмиттерного повторителя, шина питания усилителя и второго эмиттерного повторителя имеет напряжение той же полярности, что и требуемая полярность выходного сигнала, коллектор транзистора первого эмиттерного повторителя подключен ко входу устройства„ а его база через последовательно соединенные диоды, минимальное количество которых равно единице, и элементы делителя напряжения подключена ко входу устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N327610, кл. Н 03 К 19/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

% 323843, кл. Н 03 F 3/60, 1970.

736376

О+-Z6

Фиг.2

Составитель Л. Петрова редактор Е, Гончар Техред О. Легеэа Корректор . утя

Заказ 2446/47 Тираж 995 Поднисное

UHHHIIH Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4