Электронное устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 09) О 51)4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕГЕПЬСТВУ 1 М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(53) 621.316.722,1(088.8) (56) Авторское свидетельство ССР Мф 1334305кле Н 02 М 3/02, 1986. (54) ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электро технике и может быть использовано для регулирования электропитания электронных. устр-в, допускающих его отключение. Цель изобретения - повьппение быстродействия путем Форсирования процесса подготовки к работе эа счет дополнительных импульсов повышенного напряжения. В устр"во введены второй дополнительный ключ 21 электропитания, второй ключевой элемент 22, коммутирующий вход которого соединен с управляющим входом ключа 21, элемент НЕ 24, подключенный входож к управляющим входам ключевого элемента 22 и устр-ва, а выходом - к управляющему входу первого ключевого элемента 9, второй и третий вен тильные элементы 27, 28 ц второй накопительный элемент 29, Повышено быстродействие за счет обеспечения накопления энергии первым накопитель" ным элементом 18 от источника повышенного напряжения - напряжения источника питания плюс напряжение вольтодобавки элемента 29. 4 ил.Изобретение относится к электрооехнике, в частности к регулируемымисточникам вторичного электропитанияблоков полупроводниковой постоянной5памяти с выходом, организованным по1 ипу открытый коллектор.Целью изобретения является повышение быстродействия путем форсироваиия процесса подготовки к работе засчет дополнительных импульсов повы-,шенного напряжения,На:фиг.1 представлена структурнаясхема электронного устройства; нафиг.2-4 - электрические принципиальные схемы ключа электропитания группы, дополнительного ключа электропитания и ключевого элемента соответственно,Устройство (Фиг.1) содержит дешифратор 1 адреса, входы 2 которого являются старшими разрядами адресныхвходов, ключи 3,1-3.Б электропитаниягруппы, первые управляющие входы 4.14,И которых подключены к группе выходоц дешифратора 1 адреса, модули5.1-5.М памяти группы, входы электропитания которых соединены с выходами6.1-6.Б соответствующих кшочей 3.13.Н электропитания группы, первый 30дополнительный ключ 7 электропитания вход электропитания которогосоединен с выводом 8 для подключенияисточника питающего напряжения, пер"вый ключевой элемент 9 вход электропитания которого. соединен с шинои 10нулевого потенциала, а коммутирующийвход 11 подключен к управляющему входу первого дополнительного ключа 7электропитания, нагрузочные элемен ы12 первый 13 и второй 14 блоки элементов развязки, первые выводы кото",алых объединены и подключены к комму"тирующему входу 11 первого ключевогоэлемента 9, вторые выводы нагрузочньгхэлементов 12 соединены соответственнос одноименными выходами модулей 5.1"5.И памяти группы и числоыми выходами15 устройства, вторые выводы первогоблока 13 элементов развязки соединеныс выходами 6.1-6.Б соответствующих50ключей 3,1-3,Б электропитания круппы,вторые управляющие входы 16,1-16 Лкоторых соединены соответственно свторыми выводами второго блока 14- 55элементов развязки, первый вентильныйэлемент 17 и первый накопительныйэлемент 18, которые включены последовательно между выводом 8 и коммути 8 2Фруощим входом 19 первого дополнительного ключа 7 электропитания, входы электропитания ключей 3.1-3.И электропитания группы подключены к общему выводу 20 первого вентильного элемента 17 и первого накопительного элемента 18, второй дополнительный ключ 21 электропитания, вход электропитания которого соединен с выводом 8, второй ключевой элемент 22, вход электропитания которого соединен с шиной 10 нулевого потенциала, а коммутирующий вход 23 подключен к управляющему входу второго дополнительного ключа 21 электропитания, элемент НЕ 24, вход которого соединен с управляющим входом. второго элемента 22 и управляющим входом 25, а выход подключен к управляющему входу 26 первого ключевого элемента 9, второй вентильный элемент 27, третий вентильный элемент 28 и второй накопительный эле" элемент 29 причем второй 27 вентильный и второй 29 накопительный элементы включены посЛедовательно между выводом 8 и коммутирующим входом 30 второго дополнительного ключа 21 электр итания, а третий вентильный элемент 28 включен между общим выводом 20 первого 17 вентильного и первого 18 накопительного элементов и общим выводом второго 27 вентильного и второго 29 накопительного элементов.дешифратор 1 адреса может иметь стробирующий вход 31. Модули 5.1- 5,11 памяти группы могут иметь стробирующие входы, соединенные соответственно с группой выходов 4.1-4,И дешифратора 1. Каждый ключ 3.1-3.И электропитания группы (фиг.2) содержит логический элемент 32 с открытым коллектором, источник 33 опорного напряжения (стабилитрон), транзисторы 34 и 35 и резисторы 36-38. Резисторы 36 и 38 включены между выводом 20 электропитания и соответственно базой и эмиттером транзистора 34, а резистор 37 - между коллектором последне-. го и шиной 10 нулевого потенциала. ". Источник 33 опорного напряжения включен параллельно резистору 37. База транзистора 34 подключена к выходу элемента 32, вход которого является первым управляющим входом 4.1-4.Б. База транзистора 35 подключена к коллектору транзистора 34 и является вторым управляющим входом 16.1-16.11.з142 Коллектор транзистора 35 подключен к выводу 30 электропитания,. а змитер тер - к выходу 6,1-6.Б ключа 3.1-3.Б. Логический элемент 32 с открытым коллектором может быть выполнен на двух последовательно включенных элементах: интегральном элементе НЕ обычного типа и интегральном элементе НЕ с высоковольтным выходомДополнительный ключ 7 (21) электропитания (фиг.3) содержит транзистор 39, диоды 40 и 41 и резисторы 42 и 43. Первые выводы резисторов 42 и 43,объединены и подключены к базе транзистора 39 и аноду диода 40. Второй вывод резистора 42 соединен с шиной 10 нулевого потенциала. Коллектор транзистора 39 соединен с вторым выводом резистора 43 и с выводом 8. Коммутирующий вход 19 (29) дополни-. тельного ключа 7 (21) электропитания соединен с. эмиттером транзистора 39 и анодом диода 41. Катод последнего подключен к катоду диода .40 и выводу 11 (23).Ключевой элемент 9 ( 22) содержит логический элемент 44 с открытым коллектором, транзистор 45 и резистор 46. Вход с выводом 26 (25) элемента 44 является управляющим входом, а выход через резистор 46 подключен к . входу источника питающего напряжения +5 В (на фиг.1 не показано) и базе транзистора 45, эмиттер которого соединен с шиной 1 О нулевого потенциала, а коллектор является коммутирующим входом 11 (23) ключевого элемента 9 (22).Электронное устройство работает следующим образом.Выборка информации из.модулей 5.1-5.Б памяти группы осуществляет" ся по циклам, длительность которых может быть постоянной или переменной . и определяется заданным режимом обращения (синхронным илн асинхронным).В каждом цикле обращения устройство функционирует в двух основных режимах "Работа" и "Ожидание", причем независимо от длительности цикла в целях экономии энергопотребления Тр = Т, цццц = содз, где Тр,иди - минимальная длительность режима пРабота", достаточная для надежного считывания информации с модулей 5.15 Б памяти, Т, ) Т,мдн, где То,мин минимальное время ожидания (подготов" ки к работе)Питание устройства осуществляется,от стабилизнрдванного источника напряжением постоянного тока +5 В. Шина 10 нулевого потенциала утсройствазаземляетсяВ исходном состоянии (режим "Ожидание" при Т, ) Тн ) на управляющемвходе 25 устройства установлен единичный сигнал (высокий уровень). Приэтом первый ключевой элемент 9 установлен в режим "Ожидание" под действием нулевого сигнала (низкого уровня) на его управляющем входе 26 свыхода элемента НЕ 24. В режиме "Ожи;,дание" первый ключевой элемент 9открыт. В результате этого управляющий вход 11 первого дополнительногоключа 7 электропитания закорочен через первйй ключевой элемент 9 на шину 10 нулевого потенциала и ключ 7также установлен в режим "Ожидание" -В режиме "Ожидание" коммутирую-,щийвход 19 ключа 7 подключен 25 к его управляющему входу 11Открытое состояние ключевого элемента11 сопровождается пополнением энергии первого накопительного элемента18 от источника питающего напряжения(вывод 8). Нодзаряд элемента 18 осу".,ществляется по следующей цепи; вывод 8, первый вентильный элемент 17,накопительный элемент 18, ключ 7,ключевой элемент 9, шина 10 нулевогопотенциала. При этом на входах 20электропитания ключей 3 группы под-,держивается напряжение приблизительно + 4,3 В, равное разнице напряженийна выводе 8 и падения напряжения напервом вентильном элементе 17. Кроме 40этого, открытое состояние первого клюфчеваго элемента 9 обеспечивает низкоимпедансное состояние первых входовнагрузочных элементов (модулей 5,15.Б) и элементов развязки блоков 4513 и 14. В результате этого обеспечивается низкоимпедансное состояниевторых управляющих входов 16.1-16.Б.и выходов 6.1-6,Б ключей 3.1-3.Бэлектропитания группы, обесточенноесостояние модулей 5,1-5.Б памятигруппы, а на числавых выходах 15устройства - стандартный уровень логгического "Д". Второй ключевой эле-мент 22 под действием единичного сиг- В нала на его управляющем входе 25установлен в режим "Работа". Врежиме 7 абота" ключевой элемент 22закрыт и его коммутирующий выход, 5 14275а следовательно, и управляющий .вход23 второго дополнительного ключа 2питания находятся в высокоимпедансномсостоянии. В результате ключ 21электропитания также установлен врежим "Работа", в котором его коммутирующий вход 30 подключен к выводу 8.Однако ток в цепи коммутирующеговхода 30 ключа 21 электропитания отСутствует. Второй накопительный элемент 29 разряжен. На общем выводевторого вентильного 27 и второго накопительного 29 элементов уСтановлен 1 бПотенциал (+4,3 В), близкий к напряжению на выводе 8, при котором токчерез третий вентильный элемент 28Отсутствует,Дешифратор 1 может иметь стробируюрЩий вход 31. В этом случае при отсутствии сигнала стробирования на всехЭыходах дешифратора 1 будут установлены единичные сигналы, при которых,ключи 3,1-3.0 электропитания группы 26будут установлены по входам 4,1-4.БЭ режим "Ожидание 1Дешифратор 1 может быть и не стробируемым. В этом случае на одном изЬго выходов в соответствии с кодом ЗОадреса, установленным на адресныхвходах 2, будет установлен нулевойсигнал, под действием которого соответствующий ключ 3.1-3;Б электропитания будет находиться в режиме "ПодГотовка".При выборке информации из модулей51-5 Б памяти группы но адреснымвходам 2 на дешифратор 1 поступаеткод старших разрядов адреса который 40подготавливает к выдаче информациина числовые выходы 15 устройства одиниз модулей 5.1-5,Б памяти, например5.2, по стробирующему входу 4.2 и квыдаче импульса электропитания наданный модуль памяти соответствующийключ 3.2 электропитания но цервомууправляющему входу 4.2. Одновременнона управляющий вход 25 устройствапоступает нулевой сигнал длительностью Тр, на время действия которогоустройство переключается в режим"Работа"При этом первый 9 и второй22 ключевые элементы практическиодновременно переключаются. в противо"ббположные состояния соответственно"Работа" и "Ожидание" и, в свою очередь, инициируют переключение в соответствующие режимы первого 7 и второ 18 6го 21 дополнительных ключей электропитаний,С переключением ключа 7 в режим"Работа" его коммутирующий вход 19подключается к выводу 8. В результате этого первый накопительный элемент 18, предварительно заряженныйна этапе "Ожидание" предшествующегоцикла обращенияк устройству, подключается последовательно и согласно систочником электропитания и на входахэлектропитания 20 ключей 3.1-3.Бэлектропитания появляется напряжениеприблизительно равное +7 В. Одновременно на коммутирующем входе 11 ключевого элемента 9 устанавливаетсявысокоимпедансное состояние, обеспечивая высокоимпедансное состояниеэлементов развязки блоков 13 и 14, аследовательно, и высокоимпедансноесостояние вторых управляющих входов16 и выходов 6.1"6.Ы ключей 3,1-3,Бэлектропитания группы, Ключ 3.2, подготовленный к включению нулевым сигналом на его первом управляющем входе 4.2, с минимальной задержкой переключается в состояние "Работа" повтором управляющему входу 16.2 ивыдает на вход 6.2 электропитаниямодуля 5.2 памяти мощный импульс электртропитания напряжением +5. В заданной;длительности (Тр) для режима "Работа",При этом остальные ключи 3.1, 3.3"З.Б остаются в состоянии "Ожидание"под действием единичных сигналов наих входах,4.1, 4.3-4.И и практическине потребляют энергию. Одновременнов цепи второго управляющего входа16.2 ключа 3.2 появляется дополниттельный импульс электропитания напряжением приблизительно 5,6 В:для нагрузочных элементов 12, который подается на их первые выводы через соогветствующий элемент развязки блока14. Считанная информация поступаетна выходы 15 устройства.С переключением второго дополнительного ключа 21 электропитания врежим "Ожидание" его коммутирующийвход 30 подключается через второйключевой элемент 22 к шине 10 нулевого потенциала. В результате этоговторой накопительный элемент 29 заря.жается от источника электропитания(вывод 8) для Формирования напряжениявольтодобавки в режиме "Ожидание" текущего цикла обращения к устройству.Цепь заряда накопительного элемента714 29 образуют: вывод 8, второй вентильный 27 и второй накопительный 29 элементы, ключ 21, ключевой элемент 22, шина 10 нулевого потенциала.При снятии нулевого сигнала с входа 25 устройство переключается в режим "Ожидание". При этом первый 9 и второй 22 ключевые элементы практически одновременно переключаются в противоположные состояния соответственно "Ожидание" и "Работа" и, в свою очередь, инициирует переключение в соответствующие режимы первого 7 и второго 2 дополнительных ключей . электропитания.Переключение первого ключевого элемента 9 в режим "Ожидание" сопровождается одновременным разрядом емкостных составляющих цепей числовых выходов 15 устройства через нагрузочные элементы 12, выхода 6.2 и входа 6.2 ключа 3.2 через соответствующие элементы развязки блоков 13 и 14 на шину 10 нулевого потенциала, ускоряя таким образом процесс возврата в исходное состояние входа 6.2 электропитания и числовых выходов 15, подключенных к модулю 5.2 памяти.С переключением первого дополнительного ключа 7 в режим "Ожидание" его коммутирующий вход 19 подключаетг ся через первый. ключевой элемент 9 к шине О нулевого потенциала,С переключением второго дополнительного ключа 21 в режим "Работа" его коммутирующий вход 30 отключается от шины 10 нулевого потенциала и подключается к выводу 8. В результате этого второй накопительный элемент 29, предварительно заряженный на этапе "Работап текущего цикла обращения к устройству, подключается последовательно и согласно с источником электропитания. На общем выводе второго вентильного 27 и второго накопительного 29 элемента появляется импульс повышенного напряжения амплитудой приблизительно равной +7 В, под действием которого первый накопительный элемент 18 форсированно и кратковременно (в течение заданного времени Т, ц ) заряжается по до 2 олнительной цепи заряда. Дополнительную цепь заряда первого накопительного элемента 18 образуют: вывод 8, второй дополнительный ключ 21 электропитания второй накопительный элемент 29, третий вентильный элемент 28, первый 27518 8 накопительный элемент 18, первый дополнительный ключ 7 электропитания,первый ключевой элемент 9, шина 10нулевого потенциала. По мере "перекачки" энергии из второго накопительного эле:1 ента 29 в первый накопительный элемент 18 напряжение на общем выводе второго вентильного 27 и второго накопительного 29 элементовуменьшается, ток через третий вептильный элемент 28 прекращается и второй,дополнительный ключ 21 электропитания, автоматически отключается. При этом готовность первого накопительного элемента 18 к очередному циклуобращения (при То) Томнн ) поддерживается за счет пополнения его энергии по: основной цепи заряда вьвод 8,накопительный элемент 18, первый до полнительный ключ 7, первый ключевойэлемент 9, шина 10 нулевого потенциала. С прекращением тока через третийвентильный элемент 28 (через задан 25 ное время Тц) может .быть сразуже проведено очередное обращение кустройству.Дешифратор 1 осуществляет преобразование кода адреса старших разряЗ 0 дов устройства в унитарный код дляобеспечения подготовки (разрешения)к включению одного из ключей 31 З.И электропитания,Ключи 31-3.И электропитаниягруппы (фиг.2) работают следующимобразом.В каждом цикле обращения к устройству ключ 3.1-3.Б электропитания последовательно переключается в одноиэ трех состояний: "Подготовка","Работа", "Ожидание", определяемыхкомбинацией уровней сигналов на егоуправляющих входах 4.1-4,Б и 16.1"16 Б.45В исходном состоянии - "Режнм -ожидание" на вход 20 электропитанияключа 3.1-3.Б подается напряжениеприблизительно равное +4,3 В, навход 4.1-4.Б - единичный сигнал, ана вход 16,1-16,И - нулевой сигнал.При этом выход элемента 32 установ."лен в высокоимпедансное состояние,транзисторы 34 и 35.закрыты. Напряжение на вьходе 6.1-6.Б ключа 1.3-3.0отсутствует и он практически не потребляет энергии.При обращении к устройству на вход4,1-4.Н ключа 3.1-3.Б подается нулевой сигнал, под действием которого9 14275он переходит в состояние "Подготовка".Выход элемента 32 устанавливается внизкоимпедансное состояние, в результате чего транзистор 34 открывается.Транзистор 35 остается закрытым под5действием нулевого сигнала на входе16.1-16.Б ключа 3.1-3.Б. В результате этого в режим "Ожидание" напряжение на выходе 6.1-6.Б ключа 3.1-3.Ботсутствует, а его потребление не спревышает нескольких десятков миллиампер.Ключ 3.1-3,Б переключается из режиМа "Подготовка" в режим пРабота" при 15одновременном переводе в высокоимпедансное состояние входа 16.1-16 Би подаче на вход 20 электропитанияНапряжения примерно +7 В. При этомв результате того, что транзистор 34 20Открыт, резко возрастает ток базытранзистора 35 и он открывается.Ключ 3,1-3,Б выдает на выход 6,1-6 Бмощный импульс электропитания, ограниченный по амплитуде до напряжения 25+5 В стабилитроном 33 и падением напряжения на переходе база -. эмиттертранзистора 35. Одновременно в цепивторого управляющего входа 16,1-16.Бключа 3,1-3,Б появляется дополнитель- ЗОный импульс электропитания напряжением приблизительно равным + 5,6 В,Из режима "Работа" ключ 3.1-3.Бможет быть переведен в режим "Подготовка" при одновременном снятии35активизирующих воздействий с входа16.1-1 Ь.Б и входа 20 или в режимпОжидание" при снятии активизирующего воздействия с входа 4,1-4,Б. Влюбом из приведенных вариантов транзистор 35 резко закрывается за счетзакорачивания (через соответствующийэлемент развязки блока 14) на шину10 нулевого потенциала паразитной,3емкости стабилитрона 33 по цепи коммутирующего входа 11 первого ключево.го элемента 9.Форсирование процесса возврата висходное состояние входа 16.1"16.Бпозволяет в целом ускорить процесс 50возврата в исходное состояние выхода6.16,Б ключа 3.1-3.Б электропитания,Модуль 5,1-5.Б памяти осуществляет хранение и выдачу кода числа ( информации) на числовые выходы 15 уст" ройства в соответствии с кодом адреса младших разрядов устройства (на фиг.1 адресные входы младших разрядовне показаны). Выдача. информации с мо-,18 10дуля 5,1-5.Б осуществляется при наличии на его входе электропитания импульса электропитания (+5 В) и разрешенного потенциала на стробирующемвходе 4.1-4,Б. Модуль 51-5.,Б памятиможет быть выполнен на микросхемах попостоянной памяти с выходами, организованными по типу открытый коллектор,Первый дополнительный ключ 7 электропитания (фиг,З) работает следующимобразом.В каждом цикле обращения к устройству ключ 7 электропитания последова"тельно переключается в одно из двухсостояний: "Работа", "Ожидание", определяемых состоянием его управляющего входа 11. На вывод для подключения источника питающего напряженияключа 7 подается напряжение +5 В. В.режиме "Ожидание" (исходном состоянии) вход 11 ключа 7 закорочен через открытый первый ключевой элемент9 и шину 10 нулевого потенциала.Транзистор 39 закрыт. Коммутирующийвход 19 подключен к управляющемувходу 11 через открытый диод 41. Врежиме "Работа" вход 11 ключа 7отключе: от шины 10 нулевого потенциала. Транзистор 39 открыт, Коммутирующий вход 19 подключен к выводу8 через открытый транзистор 39.Второй дополнительный ключ 21электропитания (фиг.З) работает аналогично ключу 7, но в каждом циклеобращения к усгройству переключается с ним в противоположные состояния,а именно: "Ожидание", "Работа" В режиме "Ожидание" коммутирующий вход29 ключа 21 подключен к его управляю.щему входу 23 через открытый диод41. В режиме "Работа" коммутирующийвход 29 ключа 21 подключен к входу8 электропитания через открытый транзистор 39,Первый ключевой элемент 9 (фиг.4)работает следующим образом. В каждомцикле обращения к устройству ключевой элемент 9 последовательно переключается в одно из двух состояний:"Работа", "Ожидание", определяемыхсостоянием его управляющего входа26. В режиме "Ожидание" (исходномсостоянии) на управляющем входе 26ключевого элемента 9 установлен нулевой сигнал. Выход элемента 44 находится в высокоимпедансном состоянии. Транзистор 45 открь 1 т. Режим"Работа" ключевого элемента 9 иниции14275 руется единичным сигналом на управляющем входе 26. Нри этом выход элемента 44 переходит в низкоимпедансное состояние, а транзистор 45 закрывается на время дейетвия на его5 базе сигнала низкого уровня.Второй ключевой элемент 22 (фиг.4) работает аналогично ключевому элементу 21, но в каждом цикле обрашения к устройству переключается с ним в противоположные состояния, а именно; "Ожидание", "Работа".Нагрузочные элементы 12 (резисторы) формируют на числовых выходах 15 устройства стандартный уровень сигна;. лов логической "1". Элементы развязки блоков 13 и 14 могут быть выполнены на диодах и соединены катодами с входом 11 первого ключевого элемента 9, щ Вентильные элементы 17 и 27 могут быть выполнены на диодах и анодами подключены к выводу 8. Вентильный элемент 28 может быть выполнен на диоде и ка. тодом подключен к шине 20 электропи тания ключей 3.1-3.Б. Накопительные элементы 18 и 29 могут быть выполнены на конденсаторах.Использование предлагаемого устройства позволяет сократить длительность режима "11 одготовка" в 3"4 раза.Кроме того, использование предлагаемого устройства в блоках полупроводниковой постоянной памяти с импульсным электропитанием позволяет повысить их быстродействие на 25-307. При этом обеспечивается низкий уровень сигнала логического "0" на числовых выходах и минимально необходимое энергопотребление последних при40 18 12использовании одного источника элек-. тропитания,Формула изобретенияЭлек 1 ронное устройстзо по авт.св. У 1334305, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целыю улучшения быстро". действия путем форсирования процесса подготовки к работе за счет дополнительных импульсов повышенного напря" жения, в него введены второй допол- нительный ключ электропитания, вход электропитания которого соединен с выводом для подключения источника питающего напряжения, второй ключевой элемент, вход электропитания которого соединен с шиной нулевого потенциала, а коммутирующий вход подключен к управляющему вхоцу второго дополнительного ключа электропитания, элемент НЕ, вход которого соединен с управляющим входом второго элемента и управляющим входом, а выход подключен к управляющему входу первого клю-, чевого элемента, второй и третий вентильные элементы и второй накопительный элемент, причем второй веч" тильный и второй накопительный эле" менты включены последовательно меж" ду выводом для подключения источника питающего напряжения и коммутирующим входом второго дополнительного " ключа электропитания а третий вен-. тильный элемент включен между общим выводом первого вентильного и первого накопительного элементов и общим выводом второго вентильного и второго накопительного элементов./5 13 аушская наб., д но-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Прое роизво Тир НИИПИ Государств по делам изобр 35, Москва, Жаж бббнного комитений и от