Устройство емкостной гальванической развязки

(511 4 Н 03 К 17/56 13 .,13Иааф,: ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 30,01.88, Бюл. У 4 (72) О.Л.Венедиктов (53) 621.382(088.8) 27 Вх 2 Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано дпя передачи потенциалов и импульсов между цифровыми устройствами иабонентами, Цель изобретения - повышение быстродействия и помехоустойчивости - достигается за счет уменьше" ния задержки переднего и заднегофронтов выходного сигнала относительно входного, а также обеспечения избирательных свойств по амплитуде ичастоте входного сигнала. Устройствосодержит двустабильный блок 1, генератор 2, транзистор 3, инвертор 4,элементы И-НЕ 5 и 6, диоды 7-16, конденсаторы 17-19, резисторы 20-22,входные 23 и 27 и выходные 24 и 26шины и шину 25 питания. Состав блокаи генератора 2 показан на чертеже, Быстродействие и помехоустойчивость предложенного устройства емкостной гальванической развязки выше,чему прототипа, Кроме того, устройствоимеет меньший вес и габариты, больший КПД и может быть реализовано винтегральном исполнении. 1 з.п.ф-лы,1 ил,Устройство емкостной гальванической развязки содержит двустабильный блок 1, генератор 2, транзистор 3, инвертор 4, первый 5 и второй 6 элементы И-НЕ, десять диодов 7- 16, три конденсатора 17-19 и три резистора 20-22, причем выход двустабильного блока 1 подключен к выходной шине 23, база транзистора 3 через первый резистор 20 соединена с общей входной шиной 24, коллектор транзис. тора 3 подключен к шине 25 питания, а эмиттер - к одному питающему выводу генератора 2, другой питаютвывод которого соединен с общей входной шиной 24, первым выводом второго резистора 21 и через первый конденсатор 17 с первыми выводами первого 7 и второго 8 диодов, общей выходной шиной 26 и одним выводом третьего диода 9, другой вывод которого подключен к первому выводу второго конденсатора 18 и через четверый диод 10 к одному выводу третьего резистора 22, другой вывод которого соединен с вторым выводом первого диода 7 и первым входом двустабильного блока 1, второй вход которого через пятый диод 11 подключен к второму выводу второго диода 8 и одному выводу третьего конденсатора 19, другой вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора 21, первым выводом шестого диода 12 и через седьмой диод 13 с выходом первого элемента И-НЕ 5, первый вход которого подключен к выходу инвертора 4, второму выводу шестого диода 12 и через восьмой диод 4 к базе транзистора 3 и одному выводу девятого диода 15, другой вывод которого соединен с входом инвертора 4, первым входом 20 25 30 35 40 45 50 55 113707Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для передачи потенциалов и импульсов между цифровыми устройствами и абонентами.Цель изобретения - повышение быстродействия и помехоустойчивости за счет уменьшения задержки переднего и заднего фронтов выходного сигнала от носительно входного и обеспечения избирательных свойств по амплитуде и частоте входного сигнала.На чертеже представлена схема устройства емкостной гальванической раз вязки. 672второго элемента И-НЕ 6 и через десятый диод 16 с входной шиной 27, второй вывод второго конденсатора 18 подключен к выходу второго элемента И-НЕ 6, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ 5 и выходом генератора 2.Двустабильный блок 1 содержит транзисторный переключатель 28, эмиттерный повторитель 29, разделительный 30, зарядный 31 и разрядный 32 диоды, конденсатор 33, резистор 34 и транзистор 35, коллектор которого подключен к входу эмиттерного повторителя 29, первому выводу зарядного диода 31 и через резистор 34 к шине1 питания 36, первому выводу разрядного диода 32, первым питающим выводам транзисторного переключателя 28 и эмиттерного повторителя 29, вторые питающие выводы которых соединены с общей выходной шиной 26, эмиттером транзистора 35 и одним выводом конденсатора 33, другой вывод которогоподключен к вторым выводам зарядного 31 и разрядного 32 диодов, выход транзисторного переключателя 28 соединен с первым выводом разделительного диода 30 и первым входом двустабильного блока 1, второй вход которого подключен к второму выводу разделительного диода 30 и базе транзистора 35, выход эмиттерного повторителя 29 соединен с входом транзисторного переключателя 28 и выходом двустабильного блока 1. Генератор 2 содержит первый 37 второй 38 транзисторы разного типа проводимости, стабилитрон 39, диод 40, конденсатор 41, первый 42 и второй 43 резисторы, причем коллек. тор первого транзистора подключен к выходу генератора 2, первому выводу диода 40 и через первый резистор 42 к первому выводу второго резистора 43 и первому питающему выводу генератора 2, второй питающий вывод которого соединен с первым выводом конденсатора 41, первым выводом стабилитрона 39 и эмиттером первого транзистора 37, база которого подключена к коллектору второго транзистора 38, база которого соединена с вторыми выводами стабилитрона 39 и диода 40, а эмиттер - с вторыми выводами конденсатора 41 и второго резистора 4313707Кроме того,на чертеже показаны первый 44 и второй 45 источники питания, резисторы 46, 47 смещения и цепи питания инвертора 4 и элементов И-НЕ 5 и 6,Устройство емкостной гальванической развязки работает следующим образом.Пусть на вход устройства подан вью. 10 сокий потенциал, который одновременно подается на вход инвертора 4, на выходе которого возникает низкий запрещающий потенциал для первого элемента 5 И-НЕ и на его выходе - высо кий потенциал, на базу транзистора 3 через девятый диод 15 и на первьй вход второго элемента И-НЕ 6, при этом на выходе генератора 2 высокий потенциал, который подается на второй 20 вход второго элемента И-НЕ 6, На его выходе низкий уровень напряжения,который поступает на дифференцирующую цепь, состоящую из второго конденсатора 18, третьего 9 и четвертого 10 25 диодов, третьего резистора 22, первого диода 7, дифференцируется и проходит через первый диод 7 на общую выходную шину 26 и через первый конденсатор.17 - на общую входную шину 24, ЗО При этом происходит шунтирование первым диодом 7 выхода транзисторного переключателя 28 двустабильного блока 1. На базе транзистора 35 возникает низкий потенциал отрицательной полярности, что ускоряет его закрывание, и на его коллекторе возникает высокий потенциал, который через эмиттерный повторитель проходит на выход устройства. 40В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала и при включении первого 44 и второго 45 источников питания на выходе устройства всегда наблюдается низкий потенциал, Это 45 происходит за счет заряда накопительного конденсатора 33 двустабильного блока 1, который в момент включения второго источника 45 питания представляет малое сопротивление и вели чина напряжения этого источника падает на резисторе 34 и зарядном диоде 31, что приводит к возникновению низкого потенциала на выходе эмиттерного повторителя 29, двустабильного блока 1, а следовательно, на выходе устройства и входе транзисторного переключателя 28, на выходе которого возникает высокий потенциал, кото 674рый поступает через разделительный диод 30 на базу транзистора 35, открывает его и поддерживает его в насыщенном состоянии неопределенно долгое время. Накопительный конденсатор 33 заряжается до величины напряжения источника 45 питания, после чего зарядный диод 31 запирается и отключает от схемы заряженный накопительный конденсатор 33. При возникновении на шине второго источника 45 питания помехи отрицательной полярности происходит разряд накопительного конденсатора 33 через разрядный диод 32, приводящий к компенсации этой помехи, на вьжоде устройства эта помеха не наблюдается.Кроме компенсации помех, которые могут возникнуть на шине питания второго источника 45 питания, в устройство поступают импульсы с генератора 2, подтверждающие начальное состояние двустабильного блока 1, т.е.увеличивают надежность работы устройства. Происходит это следующим образом, При низком уровне входного сигнала на выходе инвертора 4 высокий потенциал, который поступает через восьмой диод 14 и первый резистор 20 на базу транзистора 3 и запускает генератор 2. Запуск генератора 2 происходит от переднего фронта входного сигнала или сигнала, подаваемого с выхода инвертора 4, когда на входе устройства низкий потенциал. Такая подача питания на генератор 2 обеспечивает синхронньй его запуск от переднего фронта сигнала, подаваемого с выхода инвертора 4 или входа устройства, и сводит к минимуму задержки выходных импульсов генератора 2, снимаемых с его выхода относительно соответствующих фронтов входного сигнала. С выхода генератора 2 импульсы поступают на вторые входы первого 5 и второго 6 элементов И-НЕ соответственно, На выход второго элемента И-НЕ 6 импульсы с выхода генератора 2 поступить не могут так как на первьй вход второго элемента И-НЕ 6 подан низкий запрещающий потенциал, поэтому на его выходе высокий потенциал, С выхода генератора 2 поступают импульсы, которые инвертируются первым элементом И-НЕ 5 и поступают через седьмой диод 13 на вход дифференцирующей цепи, состоящей из второго резистора 21, третьего конденсатора 19, вто 5 13707рого 8 и пятого 11 диодов. Через пятьп диод 11 импульсы положительной полярности поступают на базу транзистора 35 и подтверждают его состояние насьпцения разделительный диГод 30 оказывается при этом запертым на время действия импульса. Таким образом, двустабильный блок 1 сохраняет первоначальное состояние.110Генератор 2 работает следующим образом. При подаче на базу транзистора 3 импульса или потенциала через девятый 15 или восьмой 14 диоды консенсатор 41 разряжен, оба транзистора 37 и 38 закрыты, диод 40 закрыт обратным напряжением, ток через стабилитрон 39 отсутствует, на выходе генератора 2 высокий потенциал, практически равный выходному напряжению инвертора 4 или амплитуде входного сигнала. Времязадающий конденсатор 41 заряжается от первого источника 44 питания через открытый транзистор 3 и резистор 43. Когда напряжение на времязадающем конденсаторе 41 превысит напряжение пробоя стабилитрона 39, возникает ток через эмиттерный переход транзистора 38 и стабилитрон 39. Это приводит к во кнове нию тока коллектора транзистора 38, который, протекая через переход база - эмиттер транзистора 37, приводит к его открыванию и уменьшению потенциала на выходе генератора 2, так как напряжение падает на нагрузочном резисторе 42. Когда потенциал на выходе генератора 2 становится меньше напряжения пробоя стабилитрона 29, открывается диод 40, а стабилитрон 39 закрывается, Протекание тока через эмиттерный переход транзистора 38 и диод 40 приводит к еще большему открыванию транзисторов 37 и 38, в результате чего возникает лавинообраз ный процесс открывания транзисторов 37 и 38, который заканчивается их насыщением и уменьшением потенциала на выходе генератора 2 практически до нуля. Времязадающий конденсатор 41 разряжается через насыщенные транзисторы 37 и 38, ток разряда его уменьшается, и транзисторы 37 и 38 выходят из режима насыщения в активную область. Это приводит к увеличению потенциала на выходе генератора 2, что, в свою очередь, приводит к закрыванию транзисторов 37 и 38. Возникает лавинообразный процесс за 67 6крывания обоих транзисторов и возврат схемы в исходное состояниеВ дальнейшем процессы в генераторе 2 повторяются. Помеха положительной полярности, возникшая на шиневторого источника 45 питания, не может вызвать ложного срабатывания двустабильного блока 1, так как она проходит через прямо смещенный зарядный диод 31, накопительный конденсатор 33 на общую выходную шину 26, Помеха отрицательной полярности навход устройства пройти не может изза десятого диода 16,Помехи положтельной или отрицательной полярности, которые могутвозникнуть на шине 25 первого источника 44 питания, не в состоянии изменить состояние двустабильного блока 1, так как для этого необходимсигнал определенной амплитуды и длительности, которыми обладает полезный сигнал.При изменении входного сигнала свысокого уровня на низкий происходитснова срыв работы генератора 2, навыходе инвертора 4 высокий потенциал,который передается через шестой диод 12 на дифференцирующую цепь, состоящую из третьего конденсатора 19,второго 8 и пятого 11 диодов, на базу транзистора 35 двустабильного блокаПереключающий транзистор 35 входит в режим насыщения, на выходе устройства низкий потенциал.Быстродействие и помехоустойчивость предлагаемого устройства емкостной гальванической развязки вьппе, чем у известных, эа счет уменьшения задержки переднего и заднего фронтов выходного сигнала относительно входного и обеспечения избирательных свойств по амплитуде и частоте входного сигнала, Кроме того, предлагаемое устройство имеет меньшие габариты и вес, более высокий КПД и может быть реализовано в интегральном исполнении.Формула изобретения1, Устройство емкостной гальванической развязки, содержащее двустабильный блок, транзистор, первый и второй диоды, три резистора, входную шину, общие входную и выходную шины, выход двустабильного блока подключенСоставитель Д.ИвановТехред М,Дидык Корректор М.Пожо Редактор М.Циткина Заказ 428/55 Тираж 928 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д,4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 7 13707 к выходной шине, база транзистора через первый резистор соединена с общей входной шиной, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повыше 5 ния быстродействия и помехоустойчивости, введены генератор, инвертор, первый и второй элементы И-НЕ, восемь диодов и три конденсатора, причем коллектор транзистора подключен к ши О не питания, а эмиттер - к первому питающему выводу генератора, второй питающий вывод которого соединен с общей входной шиной, первым выводом второго резистора и через первый кон денсатор с первыми выводами первого м и второго диодов, общей выходной шиной и одним выводом третьего диода, другой вывод которого подключен к первому выводу второго конденсатора 2 О и через четвертый диод к одному выводу третьего резистора, другой вывод которого соединен с вторым выводом первого диода и первым входом двустабильного блока, второй вход которого 25 через пятый диод подключен к второму выводу второго диода и одному выводу третьего конденсатора, другой вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора, первым выводом Э 0 шестого диода и через седьмой диод - с выходом первого элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу инвертора, второму выводу шестого диода и через восьмой диод - к базе35 транзистора и одному выводу девятого диода, другой вывод которого соединен 67 8с входом инвертора, первым входом второго элемента И-НЕ и через десятый диод - с входной шиной, второй вывод второго конденсатора подключен к выходу второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и выходом генератора.2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что двустабильный блок содержит транзисторный переключатель, эмиттерный повторитель, разделительный, зарядный и разрядный диоды, конденсатор, резистор и транзистор, коллектор которого подключен к входу эмиттерного повторителя, первому выводу зарядного диода и через резистор к шине питания, первому выводу разрядного диода, первым питающим выводам транзисторного переключателя и эмиттерного повторителя, вторые питающие выводы которых соединены с общей выходной шиной, эмиттером транзистора и одним выводом конденсатора, другой вывод которого подключен к вторым выводам зарядного и разрядного диодов, выход транзисторного переключателя соединен с первым выводом разделительного диода и первым входом двустабильного блока, второй вход которого подключен к второму выводу разделительного диода и базе транзистора, выход эмиттерного повторителя соединен с входом транзисторного переключателя и выходом двустабильного блока.