Устройство гальванической развязки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН1) Н Е ИЗ ТЕНИ ТО РОКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯОПИОАНИ(21) 4416357/1(56) Авторское свидетельство СССР 11- 1287252, кл. Н 03 К 5/00, 1987.Авторское свидетельство СССР У 1233769, кл. Н 03 К 5/01, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ГАЛЬВАНИЧВОКОЙ РАЗВЯЗКИ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для согласования быстродействую- . щих цифровых устройств с внешними абонентами, Цель изобретения - повышение помехоустойчивости - достигается за счет подтверждения состояний,801637 ОО 2 на выходе как логического нуля, таки логической единицы. Устройство галванической развязки содержит входныеклеммы 1 и 2, резисторы 3-8, инверторы 9-15, ключи 16-18 дифференциаторы 19 и 20, трансформатор 21, диоды 22-24, конденсатор 25, транзистор26, Введение в устройство второговхода, на который подаются положителные импульсы, периодически подтверждающие состояние устройства благодаря подзарядке конденсатора 25, повышает надежность работы устройства,так как при этом на входе инвертора 15 всегда сохраняется минимальная логическая единица, при которойна выходе устройства низкий потенциал. 1 ил.40 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для согласования быстродействующих цифровых устройств с внешнимиабонентами.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости - достигается засчет подтверждения состояний на выходе как логического нуля, так и логической единицы.На.чертеже приведена принципиальная схема устройства.Устройство гальванической развязки содержит входные клеммы 1 и ,резисторы 3-8,.инверторы 9-15, ключи 16-18, дифференциаторы 19 и 20,трансформатор 21, диоды 22-24, конденсатор 25 и транзистор 26.Устройство работает следующимобразом.При включении первого и второгоисточников питания конденсатор 25разряжен на входе инвертора 15 низкий потенциал, на выходе устройства 25высокий потенциал. Пусть на первойвходной клемме 1 устройства высокийпотенциал, тогда инвертор 9 открыти на его выходе низкий потенциал,который подается на входы инверторов11-13, а также на вход дифференциа"тора 20, С выходов инверторов 1 2 и13 высокие потенциалы подаются навходы дифференциатора 19 и инвертора 14 соответственно. Так как выходами инверторов 12 и 14 являются ч.35транзисторы с открытыми коллекторами, то при подаче на вход инвертора 14 высокого потенциала его выходной транзистор открывается до насыщения и его выходное сопротивление низкое, а выходной транзистор с,открытым коллектором инвертора 12 за.крыт и представляет высокое выходноесопротивление, Таким образом первая обмотка импульсного трансформатЬра 21 оказывается разомкнутой,а вторая обмотка своим концом оказывается соединенной через насыщенныйвыходной транзистор инвертора 14с отрицательной шиной первогоисточника питания,На второй вход устройства (клемма 2) поступают импульсы положительной полярности определенной длитель"55ности и скважности, которые подтверждают состояние устройства. С выходаинвертора 10 инвертированные импульсы поступают на ключи 17 и 18 (коллекторы закрытых транзисторов) иуправляющий вход кляча 16, с выходакоторого импульсы проходят черезвторую обмотку и насыщенный выходнойтранзистор инвертора 14 на отрицательную шину. При этом на вторичнойобмотке трансформатора 21 возникаютимпульсы отрицательной полярности,которые проходят через диод 22 наэмиттер транзистора 26 и открываютего. Происходит, периодическое подтверждение низкого потенциала на входе инвертора 15,При изменении высокого потенциалана первом входе устройства на низкийпроисходит закрытие инвертора 9, ина его выходе появляется высокийпотенциал, который открывает до насыщения три инвертора 11-13 и закрывает инвертор 14, Теперь выходнойтранзистор инвертора 14 оказываетсязакрытым, поэтому конец второй обмотки трансформатора 21 оказывается разъединенным с отрицательнойшиной, а выходной транзистор инвертора 12 оказывается открытым до насыщения и через него начало первойобмотки соединяется с отрицательнойшиной. Одновременно с этим происходят изменения потенциалов на входахдифференциаторов 19 и 20. На входедифференциатора 20 происходит изменение входного потенциала с низкогоуровня на высокий, а на входе дифференциатора 19 - наоборот, с высокого на низкий уровень. Поэтому навыходе дифференциатора 19 продифференцированный импульс отрицательной полярности не изменяет закрытого состояния транзистора 17, а на выходедифференциатора 20 продифференцированный импульс положительной полярности поступает на базу транзистора18 и открывает его, при этом входключа 1,6 оказывается под низким потенциалом, длительность которого равна длительности продифференцированного по переднему фронту входного сигнала, На выходе транзисторного кляча 16 возникает импульс положительной полярности, который проходит через первую первичную обмотку и насыщенный .выходной транзистор инвертора 12 на отрицательную вину. На вторичной обмотхе. трансформатора 21 возникает положительный импульс, который поступает через диод 23 на вход инвертора 15 и открыва 1637002ет его. На выходе устройства уровень выходного сигнала изменяется с высокого на низкий. Одновременно происходит заряд конденсатора 25 от положительного импульса, поступаю" щего через резистор 7, Иинимальная длительность этого импульса должна быть достаточной для заряда этого конденсатора.Диод 24 служит для развязки входного импульса положительной полярности, поступающего на вход иннертора 15 от конденсатора 25, Поэтому входной импульс поступает без задержки и затягивания переднего фронта на вход инвертора 15,После окончания первого импульса, сформированного от переднего Фронта входного сигнала, происходит разряд конденсатора 25 через диод 24 и параллельно соединенные входное сопротивление инвертора 15 и сопротивление резистора 8. При иннерторе 15 КЛОП-структуры его входное сопротивление измеряется сотнями кРм и сопротивление резистора 8 измеряется также сотнями кОм, это дает возможность при сравнительно малой величине емкости (сотни пФ) конденсатора 25 получить большое время разряда, что позволяет значительно снизить частоту следования импульсов, подаваемых на второй вход устройства. При разряде конденсатора 25 происходит уменьшение положительного потенциала на входе инвертора 15 до величины минимального значения "Лог.1". В это время на второй вход устройства поступают положительнойполярности импульсы, которые с выхода иннертора 10 поступают на вход ключа 16 и с его выхода проходят через первую обмотку трансформатора 21 и насьшенный выходной транзистор инвертора 12 на отрицательную шину, На вторичнои обмотке трансформатора 21 импульсы положительной полярности подзаряжают конденсатор 25 и и поддерживают на входе иннертора 5 высокий потенциал ("Лог,1"), При изменении уровня входного сигнала на первом входе устройства с низкого на высокий три иннертора 11-13 закрываются низким выходным сигналом инвертора 9, а выходной транзистор инвертора 14 открывается до насыщения. Теперь вторая обмотка трансформатора 21 пропускает импульсы, а 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 первая обмотка не проводит ток, таккак ее начало подсоединено к коллектору закрытого выходного транзистора инвертора 12,Одновременно с изменением уровнявходного сигнала на нходе устройствапроисходит изменение выходного напряжения на выходе инвертора 13 с низкого уровня на высокий. При этом навыходе дифференциатора 19 возникаетпродифференциронанный по переднемуфронту выходного сигнала инвертора3 импульс положительной полярности,который поступает на ключ 17 и открывает его до насыщения, что приводитк открытию ключа 16 и возникновениюна вторичной обмотке трансформатора21 импульса отрицательной полярности, который проходит через второй диод 22 на эмиттер транзистора 26 и открывает его. Происходит разряд конденсатора 25 через третий диод 24,открытый транзистор 26 и частично через резистор 7 который оказываетсяпараллельно подключенным к диоду 24На входе первого иннертора 15 входной потенциал изменяется с высокогона низкий, а на его выходе и выходеустройства возникает высокий потенциал ("лог,1"), После этого происходит подтверждение этого состоянияустройства положительными импульсами (импульсы накачки ), подаваемыми с генератора импульсов на нторой вход устройства. Если изменения уровня входного сигнала, подаваемого на первый вход устройства, сонпадают с передним Фронтом импульса, .подаваемого на второй вход устройства, или если это изменение уровняпроисходит во время действия импульса"накачки"на втором входе устройства,то происходит переключение первойи второй первичных обмоток трансфор-,матора 21 во время изменения уровнявходного сигнала на первом входеустройства. В это время на входключа 16 подается низкий потенциал с выхода инвертора 10, если изменение уровня входного сигнала напервом входе произошло во время действия положительного импульса "накачки, подаваемого на второй вход устройства. Затем происходит дифференцирование по переднему фронту входного сигнала, подаваемого на первыйвход устройства, что приводит к насыщению ключа 17 или ключа 8, низкийпотенциал с коллектора одного иэ которых подается на вход транзисторного ключа 16.Таким образом, низкий потенциална входе транзисторного ключа 16 присутствует с момента поступления импульса с выхода иивертора 10 доокончания продифференцированного им"пульса подаваемого на первьй входустройства, На вторичной обмоткефЪансформатора 21 возникает импульсв момент переключения первичных об"моток. Полярность этого импульса зависит от проводящей первой или второй обмоток в зависимости от уровнявходного сигнала, подаваемого напервый вход устройства. Введение вустройство второго входа, на который подаются положительные импульсы,периодически подтверждающие состояние устройства благодаря подзарядкеконденсатора 25, повышает надежностьработы устройства, так как при этомна входе инвертора 15 всегда сохраняется минимальная "Лог1", прикоторой на выходе устройства низкийпотенциал,Формула изобретенияУстройство гальванической развязки, содержащее два источника питания, трансФорматор, два инвертора, ключ, три диода, конденсатор, три резистора, транзистор, входную и выходную клеммы, причем первый вывод первой обмотки трансформатора через первый ключ соединен с положительной шиной первого источника питания, эмиттер транзистора через анод- катод первого диода соединен с анодом второго диода катод которого соединен с входом первого иивертора и первым выводом первого резистора, база транзистора соединена с отрицательной шиной второго источника пита" иия и первым выводом конденсатора, , вторичная обмоткатрансформатора соединена соответственно"с анодом второго диода и базой транзистора, выводы питания первого инвертора соединены с шинами второго. источника питания, о т л и ч а ю щ е е с я темчто, с целью повышения помехоустойчивости эа счет подтверждения состояний на выходе как логического нуля =так и логической единицы, в неговведено пять инверторов, два дифференциатора, два ключа, три резистора9вторая обмотка трансформатора, вторая входная клемма, причем коллектор транзистора соединен с входомпервого инвертора, через катод-анодтретьего диода в . с вторыми выводамипервого резистора и конденсатора а1через второй Резистор - с отрицательной шиной второго источникапитания, выход первого инвертора соединен с выходной клеммой, второйвывод первой обмотки соединен с вы-ходом второго инвертора, вход которого соединен с входами первого дифференциатора, третьего и четвертогоинверторов, выходом пятого инвертора и первым выводом третьего реэис тора, вход пятого инвертора соединенс первой входной клеммой, втораявходная клемма соединена с входомшестого инвертора, выход которогосоединен с управляющим входом первогоключа, первым выводом четвертогорезистора, а через параллельно соединенные второй и третий ключи с отрицательной шиной первого источникапитания, выход четвертого инвертора 35соединен с входом второго дифференциатора и первым выводом пятого резистора, выходы дифференциаторов соединены соответственно с управляющимивходами второго и третьего ключей, 40 первый вывод первой обмотки трансформатора через вторую обмотку трансформатора соединен с выходом седьмо, го инвертора, вход которого соединен с первым выводом шестого резис тора и выходом тРетьего инвертора,вторые выводы третьего, четвертого,пятого, шестого резисторов соединены с положительной шиной первогоисточника питания, выводы питания 50инверторов второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого соединены с шинами первого источника питания,