Преобразователь логических уровней

 

ОПИСАЙИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ asreecwoev ca ю л с

Союз Советских

СоЦММИЕФИМЕ1сИХ

Республик о>783971 (6f) Дополнительное к авт. свид-ву 9 705665 (22) Заявлено 13. 11. 78 (21) 2684954/18-21 (51) M с присоединением заявки Мо— (23) ПриоритетН 03 К 6/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 301180.Б оллетень ¹ 44

r.

Дата опубликования описания 30. 11. 80 (53) УДК 621. .382(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Г. Павлов, С.А, Мусаелян и И.М. Хейфец

l (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛОГИЧЕСКИХ УРОВНЕИ

Во-вторых, один иэ уровней выходного импульса прототипа зависит от величины тока. потребления нагрузки.

При УВеличении тока потребления уровень положительного напряжения уменьшается, то есть уменьшается амплитуда выходного импульса. Для уменьшения влияния тока нагрузки на уровень (амплитуду) выходного импульоа также приходится уменьшать сопротивление резистора в цепи коллектора выходного транзисторного ключа.

Таким образом, уменьшение длитель-, ности фронта выходного импульса и уменьшение влияния тока нагрузки на уровень (амплитуду) выходного импульса связано с увеличением мощности рассеивания прототипа.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, для преобразования (трансляции) уровня и преобразования (нелинейного усиления) амплитуды импуль- 3 сов.

Известен преобразователь логических уровней по основному авт. св.

9 705665, содержащий генератор тона, управляющий вход которого подключен Iо к выходу вентильного элемента, а выход генератора тока соединен со входом выходного транзисторного ключа, между входами вентильного элемента и выходного транзисторного ключа введен реэистивно-емкостной двухполюсник, выполненный, например, в виде параллельно соединенных конденсатора и последовательной RC-цепи(Я, Недостатки прототипа проявляются, 2О во-первых, при комплексной нагрузке

Е н . Действительно, несмотря на то, что в прототипе выходной транзисторный ключ коммутируется практически беэынерционно, однако, при переклю= 25 чении выходного ключа из отпертого состояния в запертое фронт выходг

- ного импульса оказывается пологим H длительность его зависит от постоянной времени нагрузки. Кроме того, 30 г 2 длительность фронта выходного импульса зависит также от величины паразитной емкости С„, шунтирующей нагрузку. Для уменьшения длительности фронта выходного импульса приходится уменьшать сопротивление резистора в цепи коллектора выходного транзисторного ключа, что приводит к значительному увеличению потребляемой Мощности преобразователя.

783971

Целью изобретения является уменьщенке рассеиваемой мощности преобразователя логических уровней при одйовременном обеспечении высокого быстродействия.

Для этого в преобразователь логических уровней, содержащий генератор тока, вентильный элемент, выходной транзисторный ключ, резистивно-eMzocxHoA двухполюсник, введены активно-реактивный транслятор уровня, выполненный на согласующем тран- © эисторе одинакового типа проводимости по отношению к транзистору выходного ключа, причем коллектор согласующего транзистора соединен через первую RC-цепь с его эмиттером и че- 3Я рез вторую RC-цепь — со средней точкой первой ЙС-цепи и входом вентильного элемента, и дополнительный транзистор противоположного типа проводи "мости по отношению к транзистору вы- рр ходного ключа, при этом база, коллектор и эмиттер дополнительного

:транзистора подключены соответственио к коллектору. согласующего транзистОра; коллектору транзисТора выходного ключа и источнику напряжения, На чертеже приведена электрическая схема преобразователя логических уровней. Он содержит вентильный элемент 1, выход которого подключен к управляющему входу генератора тока 30

2, который состоит из токозадающего элемента 3 и проходного транзисторного ключа 4. Вйход генератора тока 2 соединен с входом выходного транзиоторного ключа 5. При этом вы- 35 вход вентильного элемента 1 соединен с входом выходного транзисторного ключа 5 через резистивно-емкостной двухполюсник б, выполненный например, в виде параллельно соеди- . 4О ненных конденсатора и последователь- . ной RC-цепи, а с базой дополнительного транзистора 7 противоположного типа проводимости по отношению к транзистору выходного ключа 5 — через активно-реактивный транслятор уровня 8, выполненный на согласующем транзисторе 9 одинакового типа про:водимости по отношению к транзистору выходного ключа 5, причем коллектор согласующего транзистора 9 соединен 50 через первую RC-цепь 10 с его эмиттером и через вторую RC-цепь 11 со средней точкой первой ЙС-цепи 10 и входом вентильного элемента 1. При, этом база коллектор и эмиттер до- Я полнительйого транзистора 7 подключены соответственно к коллектору согласующего транзистора 9, коллектору транзистора выходного ключа 5 и Йсточнику напряжения.

Преобразователь логических уровней работает следующим обраЪбм.

При 7ровйе вхбдйбго сйгйала," близком к нулю (ниже напряжения смещения E „ ), в проводящеМ состоя-. нии находится вентильный элемент

1 и согласующий. транзистор 9 активно-реактивного транслятора уровня

8. Проходной транзисторный ключ 4 коммутируемого генератора тока 2 находится в запертом состоянии и ток токозадающего элемента 3 про-. текает через вентильный элемент

1. При этом выходной транзисторный ключ 5 заперт. Базовый ток дополнительного транзистора 7 определяется током согласующего транзистора 9, который, в свою очередь, задается резистором первой RC öåïè 10. Дополнительный транзистор 7 насыщен, и напряжение на выходе преобразователя равно напряжению питания Е. При этом выходное сопротивление преобразователя определяется насыщенным транзистором 7 и поэтому очень мало.:

При уровне входного сигнала выше напряжения смещения Е вентильный элемент 1 и согласующий транзистор 9 активно-реактивного транслятора уровня

8 находятся в запертом состоянии, а проходной транзисторный ключ 4 коммутируемого генератора тока 2 находится в проводящем состоянии. При этом ток токозадающего элемента 3 протекает через проходной транзисторный ключ 4 на вход выходного транзисторного ключа 5. Дополнительный транзистор заперт, а выходной транзисторный ключ 5 насыщен, и напряже-ние на выходе преобразователя равно напряжению питания — Г. При этом выходное сопротивление преобразовате- ля определяется насыщенным транзистором 5 и также очень мало.

При изменении уровня входного импульса с низкого на высокий (или с высокого на низкий) происходит изменение состояния вентильного элемента 1, проходного тразисторного ключа 4, согласующего транзистора 9 и соответственно выходного транзисторного ключа 5 и дополнительного транзистора 7. В то же время фронты входного импульса поступают на вход выходного транзисторного ключа 5, минуя последовательно соединенные вентильный элемент 1 и коммутируемый генератор тока 2, и на базу дополнительного транзистора 7,. минуя сог ласующий транзистор 9, соответственно через Резистивно-емкостной двухполюсник б и через реактивные элементы активно- реактивного транслятора уровня 8. Резистивно- емкостный двухполюсник б, а также конденсатор первой RC-цепи 10 и вторая,RC-цепь

11 обеспечивают форсированный ток управления выходным транзисторным ключом 5 и дополнительным транзистором 7 в моменты поступления фронтов входного импульса. При этом, во-первых, исключается задержка выходного сигнала относительно входного, которая вносится вентильным

783971 элементом 1 и коммутируемым гене ратором тока 2, а также согласующим транзистором 9. Во-вторых, одновре менно обеспечивается форсированное переключение выходного транзисторного ключа 5 и дополнительного транзистора 7 как из закрытого состояния в открытое,так и из открытого состояния в закрытое,что приводит к резкому уменьшению задержки и увеличению крутйзны обоих фронтов выходного импульса преобразователя логических уровней.

Таким образом, в отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве, во-первых, резко повышена крутизна фронта выходного импульса при комп- 15 лексной нагрузке, а также при наличии паразитной емкости, шунтирующей нагрузку, поскольку в предлагаемом устройстве при форсированном пере- ключении выходного ключа 5 из от- 20 пертого состояния в запертое одновременно форсированно отпирается до насыщения дополнительный транзистор 7, что обеспечивает низкоомный выход преобразователя и быстрый перезаряд емкости нагрузки.

При этом форсированный (резко увеличенный) ток управления имеет место только в моменты переключения дополнительного транзистора 7. В статическом же режиме величина тока ЭО управления минимальна и выбирается, исходя из условия насыщения дополнительного транзистора 7. Такое динамическое управление дополнительным транзистором 7 позволяет уменьшить 35 рассеиваемую мощность преобразователя.

Во-вторых, величина уровней {амплитуда) выходного импульса предлагаемого устройства, по сравнению с 4g прототипом, практически .не зависит от тока наг узки, поскольку источники питания как отрицательного, так и положительного напряжения подключаются к выходному выводу преобразователя через насыщенные транзисторные ключи. При этом практически отсутствует мощность рассеивания на участке цепи выходной транзисторный ключ 5 дополнительный транзистор 7, что также уменьшает мощность потребления предлагаемого преобразователя по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Преобразователь логических уровней по авт. св. Р 705665, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения рассеиваемой мощности при одновременном обеспечении высокого быстродействия, введены активно-реактивный транслятор уровня, выполненный на согласующем транзисторе одинакового типа проводимости по отношению к транзистору выходного ключа, причем коллектор согласующего транзистора соединен через первую RC-цепь с его эмиттером и через вторую RC-цепь — со средней точкой первой RC-цепи и входом вентильного элемента, и дополнительный транзистор противоположного типа проводимости по отношению к транзистору выходного ключа, при этом база, коллектор и эмиттер дополнительного транзистора подключены соответственно к коллектору согласующего транзистора, коллектору транзистора выходного ключа и источнику напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 705665, кл. H ОЗ К 6/02,22.09.77.

783971

-Е

Редан то

Заказ 8

569 61 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. . 4 5

Филиал ППП "Патент",. г. УжгорсЬд, ул. Проеитная, 4

Составитель Н. Дубровская

Н. Коляда Тех ед С.Мигунова Кор екто О. Ковинская