Преобразователь логических уровней

ОПЙСАЙИЕИЗОБРЕТЕВИЯВТООМ СВИ Млс Сбюз Советских СоЦММйЕФйчее 1 сих Республик(22) Заявлено 13. 11. 78 (21) 2684954/18-21с присоединением заявки йо -(23) ПриоритетОпубликовано 301180.Боллетень М 44еДата опубликования описания 30. 11. 80 Н 03 К б/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(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 импульснойтехнике и может быть использовано, например, для преобразования (трансляции) уровня и преобразования (нелинейного усиления) амплитуды импульсов.Известен преобразователь логических уровней по основному авт, св.Р 705665, содержащий генератор тона,управляющий вход которого подключен 1 Ок выходу вентильного элемента, а выход генератора тока соединен со входом выходного транзисторного ключа,между входами вентильного элемента ивыходного транзисторного ключа вве" 15ден реэистивно-емкостной двухполюсник, выполненный, например, в видепараллельно соединенных конденсатораи последовательной ВС-цепиИ,Недостатки прототипа проявляются, 2 Ово-первых, при комплексной нагрузкеЕ н . Действительно, несмотря на то,что в прототипе выходной транзисторный ключ коммутируется практическибеэынерционно, однако, при переклю= 25чении выходного ключа из отпертогосостояния в запертое фронт выход. ного импульса оказывается пологим идлительность его зависит от постоянной времени нагрузки. Кроме того, 30ф 2длительность 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.Целью изобретения является уменьшение рассеиваемой мощности преобра"зователя логических уровней приодйовременном обеспечении высокогобыстродействия.Для этого в преобразователь логических уровней, содержащий генератор тока, вентильный элемент, выходной транзисторный ключ, резистивно-емкосуной двухполюсник, введеныактивно-реактивный транслятор уровня, выполненный на согласующем транзисторе одинакового типа проводимости по отношению к транзистору выходногоключа," причем коллектор согласукицего транзистора соединен черезпервую ВС-цепьс его эмиттером и через вторую ВС-цепь " со средней точкой первой ВС-цепи и входом вентильного элемента, и дополнительный транзистор противоположного типа проводи"мости по отношению к транзистору выходного ключа, при этом база, коллектор и эмиттер дополнительного:транзистора подключены соответствениб к коллектору. согласующего транзистора; коллектору транзистора выходного ключа и источнику напряжения,На чертеже приведена электрическаясхема преобразователя логическихуровней. Он содержит вентильный элемент 1, выход которого подключен куправляющему входу генератора тока2, который состоит из токозадающегоэлемента 3 и проходного транзисторного ключа 4. Вйход генератора тока 2 соединен с входом выходноготранзиеторного ключа 5. При этом вывход вентильного элемента 1 соединен с входомвыходного транзисторного ключа 5 через резистивно-емкостной двухполюсник б, выполненныйнапример, в виде параллельно соединенных конденсатора и последователь- .ной ВС-цепи, а с базой дополнительного транзистора 7 противоположноготипапроводимости по отношению ктранзистору выходного ключа 5 - черезактивно-реактивный транслятор уровня 8, выполненный на согласующемтранзисторе 9 одинакового типа проводимости по отношению к транзисторувыходного ключа 5, причем коллекторсогласующего транзистора 9 соединенчерез первую ВС-цепь 10 с его эмиттером и через вторую ВС-цепь 11 сосредней точкой первой ВС-цепи 10 ивходом вентильного элемента 1. При, этом база коллектор и эмиттер дополнительйого транзистора 7 подключены соответственно к коллекторусогласующего транзистора 9, коллектору транзистора выходного ключа 5и Йсточнику напряжения.Преобразователь логических уровней работает следующим образом,При уровне вхбдйбго"сйгн 6 йа,"близком к нулю (ниже напряжениясмещения Е), в проводящеМсостоя-,нии находится вентильный элемент1 и согласующий транзистор 9 активно-реактивного транслятора уровня8. Проходной транзисторный ключ 4коммутируемого генератора тока 2находится в запертом состоянии иток токозадающего элемента 3 про-.текает через вентильный элемент1, При этом выходной транзисторныйключ 5 заперт. Базовый ток дополнительного транзистора 7 определяется током согласующего транзистора 9,который, в свою очередь, задаетсярезистором первой ВС-цепи 10, Дополнительныйтранзистор 7 насыщен, инапряжение на выходе преобразова 1 э теля равно напряжению питания Е. Приэтом выходное сопротивление преобразователя определяется насыщеннымтранзистором 7 и поэтому очень мало.:При уровне входного сигнала выше 29 напряжения смещения Е вентильный элемент 1 и согласующий транзистор 9 активно-реактивного транслятора уровня8 находятся в запертом состоянии, апроходной транзисторный ключ 4 коммутируемого генератора тока 2 находится в проводящем состоянии. Приэтом ток токозадающего элемента 3протекает через проходной транзисторный ключ 4 на вход выходного транзисторного ключа 5. Дополнительныйтранзистор заперт, а выходной транзисторный ключ 5 насыщен, и напряжение на выходе преобразователя равнонапряжению питания - Г. При этомвыходное сопротивление преобразовате-ля определяется насыщенным транзистором 5 и также очень мало.При изменении уровня входного импульса с низкого на высокий (или свысокого на низкий) происходит изме нение состояния вентильного элемента 1, проходного тразисторного ключа 4, согласующего транзистора 9 исоответственно выходного транзисторного ключа 5 и дополнительноготранзистора 7, В то же время Фронтывходного импульса поступают на входвыходного транзисторного ключа 5, минуя последовательно соединенные вентильный элемент 1 и коммутируемыйгенератор тока 2, и на базу дополнительного транзистора 7, минуя согласующий транзистор 9, соответственно через Резистивно-емкостной двухполюсник б и через реактивные элементыактивно-реактивного трансля"тора уровня 8. Резистивно- емкостныйдвухполюсник б, а также конденсаторпервой ВС-цепи 10 и вторая,ВС-цепь11 обеспечивают Форсированный токуправлениявыходным транзисторным Я ключом 5 и -дополнительным транзистором 7 в моменты поступления Фронтов входного импульса. При этом,во-первых, исключается задержкавыходного сигнала относительно входного, которая вносится вентильнымэлементом 1 и коммутируемым генератором 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 э лексной нагрузке, а также при наличии паразитной емкости, шунтирующей нагрузку, поскольку в предлагаемом устройстве при форсированном пере- ключении выходного ключа 5 из от О 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 ЗО 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 40 прототипом, .практически .не зависит от тока нагрузки, 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 изобретенияПреобразователь логических уровней по авт. св. 9 705665, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения рассеиваемой мощностипри одновременном обеспечении высокого быстродействия, введены активно-реактивный транслятор уровня,выполненный на согласующем транзисторе одинакового типа проводимостипо отношению к транзистору выходного ключа, причем коллектор согласующего транзистора соединен через первую КС-цепь с его эмиттероми через вторую 80-цепь - со средней точкой первой КС-цепи и входомвентильного элемента, и дополнительный транзистор противоположноготипа проводимости по отношению ктранзистору выходного ключа, приэтом база, коллектор и эмиттер дополнительного транзистора подключены соответственно к коллектору согласующего транзистора, коллекторутранзистора выходного ключа и источнику напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторсхое свидетельство СССР 9 705665, кл. Н ОЗ К б/02,22.09.77.Составитель Н. ДубровскаяТех ед С.МИГуова Кор екто О, Ковинска Кол по дел113035 П "Патент" г. УжгорсЬЦ, ул. Проектна Филиа кто Н.з 8569 61ВНИИПИ Г 1 ираж 995 ударственного изобретений и сква ЖРа Подйисноемитета СССРтюрытийская наб. . 4