Электронное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 2 09) (11) а) 4 Н 02 М 3/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР 9 1086414, кл. С 05 Р 1/46, 1982. (54) ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания интегральных блоков памяти с выходом, организованным по типу открытый коллектор. Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей за счет формирования дополнительных импульсов электропитания. Первый из дополни-. тельных импульсов формируется с помощьв дополнительного ключа 8 питания при последовательном и согласном подключении источника питания и накопительного элемента 15, предварительно заряженного в предыдущем цикле выборки. Под действием этого импульса на выходе одного из основных ключей 2.1-2.Б питания вырабатывается напряжение, равное напряжению источника . питания, а на его втором питающем входе - второй дополнительный импульс повышенного напряжения. Последний через соответствующий элемент развязки блока 13 используется для подключения электропитания к нагрузочным элементам 5, что определяет низкий уровень сигнала логического нуля на числовых выходах 6 устройства. Формирование в Е устройстве дополнительнык импульсов электропитания позволяет сократить до одного число используемых источни- С ков питания. 4 ил.1 13343Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано врегулируемых системах вторичного электропитания.Цель изобретения - расширение5 функциональных возможностей путем формирования дополнительных импульсов электропитания.На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого электронного устройства, на фиг.2-4 - принципиальные электрические схемы примененных соответственно основного ключа питания, дополнительного ключа питания и ключевого элемента.Устройство содержит модули 1.1- .Н памяти, основные ключи 2,1-2,Ю питания, дешифратор 3 с вхоцами , являющимися адресными входами старших разрядов устройства нагрузочные элементы 5 с выводами подключенными к числовым выходам 6 модулей 1.1-1,М памяти и всего устройства в целом и потенциальному выводу 7 главного выхода дополнительного ключа 8 питания, имеющего, кроме того, вспомогательный выход с потенциальным вьводом 9. Позицией 10 на схеме обозначен управляющий вход ключевого элемента 11, З 0 являющийся управляющим входом всего устройства в целом. Кроме того, в устройстве содержится первый 12 и второй 13 блоки элементов развязки, а. также вентильный 14 и накопительньй элемент 15 элементы общий вывод которых обозначен позицией 16. Вывод 17 является потенциальным выводом питающего вхоца устройс гва.,цешифратор 3 может иметь стробирующий вхоц 18 (показан пунктиром). Питающие входы модулей 1.1-1. М памяти соединены с. выходами соответствующих основных ключей 2. 1-2.Б питания. Стробирующие входы модулей 1.1-1. Б памяти, коммутирующие входы основных ключей 21- 2. Н питания и выходы дешифратора 3 .Объединены,цруг с другом. Выходы модулей 1.1-1,г 1 памяти явля 1 отся числовыми выходами 6 ус.гройс гва. Блок 1250 элементов развязки включен между потенциальными выводами питающих входов модулей 1.1-1,М памяти и выводом 7. Вентильный 14 и накопительный 15 элементы включены последовательно между питающим входом устройства (с выво "55 дом 17) и вспомогательным выходом дополнительного ключа 8 питания (с выводом 9). Потенциальные выводы первых 05 2питающих входов основных ключей 2.12.Б питания подключены к выводу 16,а потенциальные выводы вторых питающих входов через блок 13 элементовразвязки соединены с выводом 7, соединенным через ключевой элемент 11 сшиной нулевого потенциала (не показана).Каждый из модулей 1,1. памяти предназначен для хранения и выдачи кодачисла (информации) на числовые выходы 6 устройства в соответствии с кодом адреса младших разрядов устройства (не показаны), Выдача информации с модуля 1. памяти осуществляется при наличии на его питающем входеимпульса электропитания и разрешенного потенциала на стробирующем входе.Модули 1.1-1.Б питания могут быть выполнены на микросхемах с выходами,организованными по типу "открытыйколлектор",Каждый из основных ключей 2.д питания содержит логический элемент 19с открытым коллектором, источник 20опорного напряжения (стабилитрон),транзисторы 21 и 22 и резисторы 23 -25. Резисторы 23 и 25 включены междувыводом 16 и соответственно базой иэмиттером транзистора 21, а резис-.тор 24 - между коллектором последнего и шиной нулевого потенциала. Коллектор выходного транзистора элемента 19 соединен с базой транзистора 21, эмиттер - с шиной нулевого потенциала, а базовая цепь - с потенциальным выводом коммутирующего вхо"да основного ключа питания. Источник 20 опорного напряжения включенпараллельно резистору 24. База транзистора 22 подключена к коллекторутранзистора 21 и к соответствующемувыводу блока 13 элементов развязки,коллектор - к выводу 16, а эмиттер -к потенциальному выводу питающеговхода модуля 1. памяти. Логическийэлемент 19 с открытым коллекторомможет быть вь 1 полнен на двух последовательно включенных элементах: интеграпьном элементе НЕ обычного типаи интегральном элементе НЕ с высоковольтным ваходом. Ключ 2.х питанияпредназначен для коммутации стабильного напряжения, равного напряжениюисточника питания, на питающий входсоответствующего модуля памяти 1,1и формирования дополнительного импульса электропитания для нагрузоч3133 ных элементов блока 5, Выдача импульсов электропитания осуществляется под действием дополнительного импульса электропитания повышенного напряжения на первом питающем входе ключа 2. питания при наличии необходимого уровня сигнала на его коммутирующем входе. Ключ питания 2. может функционировать в трех режимах: "Ожидание", "Подготовка" и Работа. В режиме "Ожидание (исходное состояние) на выводе 16 установлен потенциал, приблизительно равный +4,3 В. Выход элемента 19 находится в высокоимпедансном состоянии под действием сигнала высокого уровня (" ) на его входе. Второй питающий вход ключа 2 питания закорочен на шину нулевого потенциала через последовательно соединенные соответствующий элемент развязки блока 13 и открытый ключевой элемент 11. В результате этого транзисторы 21 и 22 закрыты и ключ 2.д питания практически не потребляет энергию. При появлении сигнала низкого уровня ("О) на коммутирующем вхо - де ключа 2.д питания он переводится в режим подготовка". В этом режиме выход элемента 19 находится в низко - компедансном состоянии, При этом транзистор 21 открыт под действием потенциала низкого уровня на его базе. В режиме "Подготовка" потреблениеключа 2.ь питания составляет несколько десятков миллиампер, Перевод ключа 2, питания в режим "Работа" осуществляется при одновременном отключении от нины нулевого потенциала второго питающего входа (базы транзистора 22) и подаче на вывод 16 импульса электропитания амплитудой приблизительно +7 В. При этом ток базы транзистора 22 резко возрастает и транзистор 22 открывается, Ключ 2.д питания выдает на выход мощный импульс электропитанйя ограниченный по амплитуде до напряжения +5 В стабилитроном 20 и падением напряжения на переходе база - эмиттер транзистора 22, а на втором питающем входе поЯвляется дополнительный импульс электропитания напряжением приблизительно +5,6 В. Из режима "Работа" ключ 2.д питания может быть переведен в режим "Подготовка" при одновременном снятии активизирующих воздействий с вывода 16 и второго питающего входа или в режим Ожидание при снятии активи 4305зируюцего воздействия с первого питающего входа. В любом из названныхвариантов транзистор 22 резко закрывается за счет закорачивания на шину5нулевого потенциала паразиткой емко сти источника 20 опорного напряженияпо цепи второго питающего входа ключа 2 г питания.Дешифратор 3 предназначен для преобразования кода адреса старших разрядов устройства в унитарный код. длязадания режима Подготовка одномуиз основных ключей 2.1-2,М питания,Нагрузочные элементы 5 (резисторы)формируют на числовых выходах 6 устройства стандартный уровень сигналовДополнительный ключ 8 питания пред.20, назначен для коммутации тока разряданакопительного элемента 15 на вывод(шину питания) 16 основных ключей2.1-2 И питания и организации цепи заряда накопительного элемента 15. Цепь25 заряда накопительного элемента 15 образуют вывод 17 вентильный элемент 14, вывод 16, накопительный элемент 15, дополнительный ключ 8 пита-ния, ключевой элемент 11, шина нулед 0 вого потенциала,Дополнительньп ключ 8 питания содержит транзистор 26, диодьг 27 и 28и резисторы 29 и 30. Первые выводы, резисторов 29 и 30 объединень и подключены к базе транзистора 25 и ано 35ду диода 27. Второи вывод резистора 2.соединен с шиной нулевого потенциала.Коллектор транзистора 26 соединен совторым выводом резистора 30 и с выво 40дом 17. Потенциальный вывод 9 вспомогательного выхода дополнительногоключа 8 питания соединен с эмиттером транзистора 26 и анодом диода 28.Катод последнего подключен к катоду45диода 27 и выводу 7. На вывод 17 подается напряжение +5 В от источникапитания устройства. В режимеОжидание" главный выход дополнительногоключа 8 питания закорочен через открытый ключевой элемент 11 на шину50нулевого потенциала. В результатетранзистор 26 закрьгг, При этом по цепи: вывод 9 - диод 28 - вывод 7 питания, протекает ток заряда накопительного элемента 15. В режиме Рабо 55та главный выход до голнительно гоключа 8 питания оп к.гючен от шины ну -левого потенциал:., При этом на базетранзистора 26 с ановлен высокий по 5 13343 тенциал, определяемый коэффициентом деления делителя, выполненного на ре зисторах 29 и 30. Транзистор 25 открыт и напряжение источника питания через дополнительный ключ 8 питания5 с вывода 17 подается на вывод 9. Пр закорачивании выхода дополнительного ключа 8 питания на шину нулевого потенциала обеспечивается разряд пара. зитной емкости база-эмиттерного перехода транзистора 26, способствующий быстрому возврату в режим "Ожидание" дополнительного ключа 8 питания.Ключевой элемент 11 предназначен для задания режима работы предлагаемого устройства. В режиме пОжидание на ключевом элементе 11 совмещены цепи разряда паразитньж емкостей внутренних узлов основных ключей 2,1- 20 2.И питания, дополнительного ключа 8 питания, а также выводов питания и числовых выходов 6 модулей 1.1-1.Иипамяти. В режиме Работа" ключевой элемент 11 инициирует работу одного из основных ключей 2.1-2.М питания и дополнительного ключа 8 питания, Ключевой элемент 11 содержит логический элемент 31 с открытым коллектором, транзистор 32 и резистор 33. Вход с выводом 10 элемента 31 является управляющим входом ключевого элемента 11 и всего устройс гва в целом, а выход через резистор 33 поцключен к питающим входу устройства (с выво 35 дом 17) и базо-эмиттерному переходу транзистора 32, эмиттер которого соединен с шиной нулевого потенциала, коллектор - с выводом 7. Логический элемент 31 с открытым коллектором мо жет быть выполнен в виде интегрального элемента НЕ. В режиме "Ожидание" на выводе 10 ключевого элемента 11 установлен потенциал 0, При этом выход элемента 3 находится в высокоимпедансном состоянии и транзистор 32 открыт. Режим "Работа" инициируется импульсов высокого уровня ( 1 ) на управляющем входе ключевого элемента 11. При этсм элемент 31 пе 50 реходит в низкоимпедансное состояние, а транзистор 32 закрывается на время действия на его базе импульса низкого уровня.Блок 12 разрядных элементов пред 55 назначен для развязки цепей разряда паразитных емкостей питающих входов модулей 1,1-1.Б памяти, блок 13 элементов развязки - для развязки цепей 05разряда паразитных емкостей вторыхпитающих входов основных ключей 2.в2.М питания и организации цепи питания нагрузочных элементов 5.С помощью заряженного накопительного элемента, например конденсатора,подключенного последовательно и согласно с источником питания, можно получить импульс повышенного (в предельном случае удвоенного) напряжения.По этому принципу в режиме "Работаяописываемого устройства на выводе 16вырабатывается дополнительный импульсэлектропитания (+7 В), превьшающийзначение напряжения на питающем входе устройства (с выводом 17), т.е.апряжение источника питания, и достаточный для формирования на выходеодного из основных ключей питания 2.12.И импульса электропитания, равногонапряжению источника питания (+5 В).Цепь разряда накопительного элемента 15 в данном устройстве совмещенана одном и том же ключевом элементес цепями разряда паразитных емкостейпитающих входов модулей 1.1 - 1.И памяти, паразитных емкостей числовых выходов 6 модулей 1.1-1.Н памяти,паразитных емкостей внутренних узлов основных ключей 2.1-2.И питания и дополнительного ключа 8 питания. Приэтом выбранный в цикле обращенияключ питания совмещает функции выработки импульсов электропитания (+5 В)для соответствующего модуля памяти идополнительных импульсов повышенногонапряжения (+5,6 В), которые черезсоответствующий элемент развязки используются для питания (+5 В) нагрузочных элементов 5,Такая организация устройства причрезвычайной простоте его реализациипозволяет уменьшить число источниковпитания до одного (+5 В), а такжеФормировать переключение ключевых элементов устройства в процессе его работы под действием одного управляющегосигнала и при сохранении на числовыхвыходах 6 модулей 1,1-1.1 памяти помехоустойчивых уровней сигналов п 0"и 1.Электронное устройство работаетследующим образом. Выборка информации из модулей 1.1- 1.И памяти осуществляется по циклам, длительность Т, которых может быть постоянной или переменной и опреде 33430ляется заданным режимом выборки(синхронным или асинхронным),функционирование устройства в каждом цикле выборки осуществляется вдвух основных режимах Работа и5"Ожидание", т.е, Т = Т + Т, (гдецТ - длительность режима Работа",Т - длительность режима "Ожидание ).Независимо от длительности Тц 10Т = Тр,= сопятгде Тр , - минимальная длительностьрежима Работа, определяемая минимальным временем, достаточным для надежного считывания информации с числовых выходов 6устройства.Питание устройства осуществляется по выводу 17 от стабилизированного источника постоянного тока напряжением +5 В. Шина нулевого потенциала заземляется.В исходном состоянии устройства ключевой элемент 1 установлен в режим "Ожиданиепод действием сигнала низкого уровня на его управляющем входе, В режиме Ожидание ключевой элемент 11 открыт. В результате этого главный выход (с выводом 7) дополнительного ключа 8 питания закорочен через ключевой элемент 11 на шину нулевого потенциала и дополнительный ключ 8 питания также установлен в реи 35 жим Ожидание . В режиме Ожидание вспомогательный выход (с выводом 9) дополнительного ключа 8 питания подключен к главному выходу и отключен от питающего входа устройства (с выводом 17).Открытое состояние ключевого элемента 1 и объединение выводов 9 и 7 дополнительного ключа 8 питания обеспечивают заряд накопительного эле мента 15 последующей цепи: вывод 17 - вентильный элемент 14 - вывод 16 накопительный элемент 15 - дополнительный ключ 8 питания - ключевой элемент 11 - шина нулевого потенциала. Кроме того, открытое состояние ключевого элемента 11 обеспечивает закорачивание на шину нулевого потенциала паразитных емкостей вторых питающих входов основных ключей 2.1- 2.И питания через соответствующие элементы развязки блока 13, паразит ных емкостей питающих входов модулей 1,1 - 1.Б памяти через соответст 58вующие элементы развязки блока 12, паразитных емкостей числовых выходов 6 через соответствующие нагрузбчные элементы 5. При этом основные ключи 2.1-2.И питания надежно закрытыпотенциалом низкого уровня, не превышающим падения напряжения на открытых элементах развязки блока 13 и ключевом элементе 11, установленном на их вторых питающих входах. На выводах питания модулей памяти 1.1-1.И также установлен потенциал низкого уровня, не превышающий падения напряжения на открытых элементах развязки блока 12 и ключевом элементе 11, при котором обеспечивается надежное выключение внутренних узлов микросхем модулей 1.1-.И памяти. На числовых выходах 6 устройства установлен потенциал "О", не превышающий падения напряжения на открытом ключевом элементе 11.Дешифратор 3 может содержать управляющий вход (с выводом 18) для стробирования сигналов унитарного кода На его выходах. В этом случае при отсутствии сигнала стробирования на всех выходах дешифратора 3 устанавливаются сигналы высокого уровня, при которых все основные ключи 2.1-2.И питания устанавливаются по их коммутирующим входам в режим ОжиданиеДешифратор 3 может быть и нестробируемым. В этом случае на одном из его выходов в соответствии с кодом адреса, установленным на адресных входах 4, фиксируется сигнал низкого уровня. При этом один из основных ключей питания под действием сигнала низкого уровня на его коммутирующемвходе находится в режиме Подготовф каПри выборке информации из модулей 1,1-1.И памяти по адресным входам 4 на дешифратор 3 поступает код старших разрядов адреса, который подготавливает к выдаче интересующей информации на числовые выходы 6 устройства один из модулей памяти 1.х по его стробирующему входу и подготавливает к выдаче импульса электропитания на данный модуль 1. 1 памяти, соответствующий ключ питания 2. по его коммутирующему входу. Одновременно на управляющий вход устройства (с выводом 0) поступает импульс высокого уровня длительностью Т , на время действия которого ключевой элемент 11закрывается, переключая устройство в режим Работа . При этом соответствуюи ищие выводы элементов развязки блоков 12.и 13 нагрузочных элементов 5 отключаются от шины нулевого потенциа.5 ла, а вспомогательный вьиод (с выводом 9) дополнительного ключа 8 питания отключается от его главного выхода (с выводом ) и подключается к питающему входу устройства (с выводом 17). На вспомогательном выходе дополнительного ключа 8 питания вырабатывается импульс высокого уровня длительностью Тр, напряжение которого суммируется на выводе 16 с напряжением накопительного элемента 5 предварительно заряженного за время Т предшествующего цикла выборки до напряжения, равного Разнице между напряжением источника питания и и- дением напряжения на открытом вентильном элементе 14, Так формируется импульс электропитания повышенного напряжения на выводе 16, под дей ствием которого на выходе ключа питания 2,1, выбранного по его коммутиРующему входу, вырабатывается импульс электропитания, равный по амплитуде напряжению источника питания При этом соответствующий модуль 1,1. памяти оказывается подключенны к питанию, а остальные сстаются обестсченными. Одновременно на втором питающем входе выбранного кжоча 2.35 питания формируется дополнительный импульс электропитания для нагрузоч-, ных элементов 5, который подается на них через соответствующий элемент Развязки блока 1 Э. Считанная информа ция поступает на числовые выходы 6 устройства. При снятии импульса высокого уровня с управляющего входа устройства форсированно переключается в режим "Ожидание, что сопровождается одновременным разрядом паразитных ем. костей устройства на шину нулевого потенциала и подзарядом накопительного элемента 15. Накопительньй элемент 15 заряжается до необходимого значения в течение времени Т не превышающего время обработки считанной информации в последующих после данного электронного устройства блоках. После этого может быть произведено очередное обращение к этому же модулю памяти или к любому другому.Ф о р м у л а изобретенияЭлектронное устройство по авт. св, 1 Ф 1086414, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет формирования дополнительных импульсов электропитания, в него введены вентильный и накопительный элементЫ и второй блок элементов развязки, причем вентильный и накопительньй элементывключены последовательно между питающим входом устройства и вспомогательным выходом дополнительного ключа питания, потенциальные выводы первых питающих входов основных ключей питания подключены к общему выводу вентильного и накопительного элементов, а потенциальные выводы вторых питающих входов через второй блок элементов развязки соединены с потенциальным выводом главного выхода дополнительного, ключа питания, связанным через ключевой элемент с шиной нулевого потенциала.чолинская Редакто рект 975/53 Тираж 659 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д.