Согласующее устройство

Союз Советск наСоциалистическиаРеспублик О П И С А Н И Е (11 736376ИЗОБРЕТЕНИЯ Ф(23 ) П риоритет по делам изобретений н открытийиспользовано в системах автоматического управления и контроля.Известно согласующее устройство,выполненное на ХОП-транзисторах, по 5зволяющее согласовать как уровни нап-.ряжений, так и высокое выходное сопротивление устройств на МОП-структурахс уровнями напряжений и низким входнымтосопротивттением элементов типа ДТЛ иТТЛ 111,Однако это устройство может применяться только для согласования схем определенного исполнения с определеннымиуровнями и полярностями выходных ивходных сигналов.Известно согласующее устройство,содержащее два катодных повторителя21; Оно также не может быть использовано для согласования блоков электронной аппаратуры, выполнетшых на разныхэлементах, имеюптих разные полярности.выходных Целью изобретения является расшире.ние функциональных возможностей согласующего устройства. Для этого в согласующее 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 напряжениетой 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 еди 736376,нице, и элементы делителя напряжения, подключена к входу устройства.На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема согласующего устройства; на фиг. 2 - то же, с усилителем другого типа. 25 На вход согласующего устройства(см, фиг. 1) поступают сигналы положительной полярности с уровнями напряже ний 0-2 В/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 выноднен на составном транзисторе, составленном из транзисторов 1 и 2 п-р-п типа, коллекторы которых подключены к входной шине 3, база транзистора 2 подклк 1 чена к эмиттеру транзистора 1, а база транзистора 1 - к20 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 трап эистора 2 и общей шиной 8 подключен резистор 10. Усилитель выполнен на составных транзисторах 1 1 и 1 2 р-и-р30 типа, коллекторы которых соответственно через резисторы 13 и 14 подклкчены к минусовой шине питания 15, база транзистора 12 подключена к эмиттеру транзистора 11, а эмиттер транзистора35 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 посдедо- вательно включенные диоды 19 - к эмит" теру транзистора 2 первого эмиттерного40 повторителя, причем база транзистора 1 1 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 обшей шине 8, а его база подключена к эмнттеру 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 26- к обшей шине 8. В 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, соответствующим 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-п типа и база транзистора 1 подключена к катоду диода 4, при отрицательной полярности входного сигнала транзисто 73637615 ры . к 2 р и р типа и база транзистора 1 подключена к аноду диода 4.В зависимости от требуемой полярности выходного сигнала меняется типпроводимости транзисторов усилителя 511 и 12 ( и 27), транзисторов амиттерного повторителя 20 и 21, полярность подключения диода 24 и полярность напряжения шины питания 15, которая должна совпадать с полярностьювыходного сигнала.Если выходной сигнал отрицательный,то усилитель и второй эмиттерный повторитель выполняются на транзисторахр-и-р .типа, к базе транзистора 20 подключается анод диода 24 если выходнойсигнал положительный, то усилитель ивторой эмиттерный повторитель выполня"ются на транзисторах п-р-и типа, а диод24 можно в этом случае не использовать, 2 Отак как напряжение открывания переходаэмиттер-база кремниевый п-р-п транзисторов достаточно большое,В результате выполнения первого25эмиттерного повторителя и усилителя насоставных транзисторах повышается входное сопротивление согласующего устройства, выполнение второго эмиттерногоповторителя на составном транзисторезопозволяет улучшить согласование устройства с нагрузкой, кроме того, уменьшается мощность потребления.Помехозащищенность согласующего устройства тем выше, чем выше значение35напряжения на конденсаторе 9, при котором происходит открывание транзисторов 1 и 2 и изменение состояния транзисторов 11 и 12, и чем меньше изменение потенциала базы транзистора 11,требуемое для изменения состояния транзисторов 11 и 12. Небольшое изменениепотенциала базы транзистора 11 достигается выбором режима работы усилителя, а повышение напряжения на конденсаторе 9, при котором происходит открывание транзисторов первого эмиттерногоповторителя на входе и изменение состояния транзисторов 1 1 и 1 2 усилителя,достигается путем подбора необходимогочисла последовательно включенных диодов 4 и 1 9. При разной полярности входных и выходнык сигналов последовательно соединенные диоды 19 подключаютсятаким образом, чтобы протекал ток поцепи шина 1 5 - резистор 17 - диоды1 9 - резистор 1 0 - общая шина 8, вслучае, когда полярность входных и выходных сигналов совпадает, последовательно соединенные диоды 19 могут бытьподключены и в обратной полярности.Зля обеспечения динамической помекоустойчивости согласующего устройстваслужит конденсатор 9. В тех случаях,когда на вход согласующего устройства,выполненного на кремниевых транзисторах, приходят сигналы с частотойг ) 1 - 1,5 МГц, а на вход согласующего устройства, выполненного на германиевых транзисторах, приходят сигйалы с частотой 1)20 - 30 кГц, динамическую помехоустойчивость можнообеспечить подбором транзисторов схемс соответствующей граничной частотойВ момент появления на входе соглесующего устройства, в котором применяется конденсатор 9, напряжения, соответствующего уровню напряжения логической единицы, входное сопротивлениеустройства 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 случаевыполнения усилителя на составномтранзисторе, составленном из транзисторов 1 1 и 12, коллектор каждого изтранзисторов подключается через отдельный резистор к шине питания для уменьшения потенциала коллектора транзистора 12, кроме того, наличие резистора13 предотвращает пробой транзистора11 в случае выхода из строя транзисгора 12, Также с целью уменьшения потенциала коллектора транзистора 1 2 номинал резистора 16 выбирается таким,чтобы падение напряжения на нем былокак можно меньше, например, порядка0,1 В, при этом и закрывание транзисторов 1 1, 1 2 происходит при уменьшении потенциала базы транзистора 1 1,примерно на 0,2 В, т, е. обеспечивается достаточно высокая чувствительностьоконечнык каскадов устройства.Для обеспечения напряжения логического нуля на выходе используется такжеделитель напряжения на резисторах 25и 26, причем, чем отношение их номиналов больше, тем меньший номиналрезистора 26 можно задать и тем лег+Вфла 26ф 26 0,4 7че согласовать его с нагрузкой на вы-.ходе второго эмиттерного повторителя,и тем выше температурная стабильностьсхемы. Но с другой стороны, чем меньше отношений номиналов резисторов 25и 26, тем меньше изменение потенциала коллектора транзистора 12 при изменениях его состояния и требуемоеизменение потенциалов базы транзистора 1 1 для изменения состояния транзис 10торов 11 и 12, т, е. тем выше чувствительность оконечных каскадов устройства,Номинал резистора 13 выбираетсядостаточно большим для уменьшения значения тока коллектора транзистора 11 и, 15следовательно, уменьшения требуемогоизменения потенциала его базы, при котором происходит изменение состоянияэтого транзистора,Таким образом, предлагаемое устроЪство может примениться для согласования схем разного исполнения, с разнымуровнями и полярностями выходных ивходных сигналов. В согласующем устройстве могут использоваться усилители разных типов.Формула изобретенияСогласующее устройство, содержащеепервый эмиттерный повторитель на вхо 76 8де и второй эмиттерный повторитель навыходе, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональныхвозможностей, в него введен усилитель,вход которого через последовательно соединенные диоды, минимальное количествокоторых равно единице подключен к выходу первого эмиттерного повторителя,а выход - через последовательно соединенные диоды, минимальное количествокоторых равно единице, подключен ковходу второго эмиттерного повторителя,шина питания усилителя и второго эмиттерного повторителя имеет напряжениетой же полярности, что и требуемая полярность выходного сигнала, коллектортранзистора первого эмиттерного повторителя подключен ко входу устройстваа его база через последовательно соединенные диоды, минимальное количествокоторых равно единице, и элементы делителя напряжения подключена ко входуустройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР%327610, кл. Н 03 К 19/00, 1970.2. Авторское свидетельство СССР, Гончар Техред О. Легеэа Корректор В. Бутя Редак аз 2 лиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,6/47 Тираж ЦНИИПИ Государст по делам изоб 35, Москва, Ж995 Подписноенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д, 4/5