SU1432745A1 - Устройство дл ввода дискретных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах, обеспечивающих пре- . образование нескольких входных дискретных сигналов, а также подавление J импульсных помех, накладываемых на входные сигналы, предназначенных дл  ввода дискретных сигналов в систему управлени  технологическим процессом. Целью изобретени   вл етс  повышение крутизны фронтов выходных сигналов и увеличение надежности работы устройства . Устройство содержит первую 1, вторую 2 и общую 3 шины питани , каналы 4.1 - 4.П преобразовани  сигналов , каждый из которых содержит резистор 5, информационный вход 6, стабилитрон 8, ограничитель 9 напр жени , интегрирующий фильтр 0, датчик 11 логических сигналов, инвертор 12, ключ 13, логический элемент 14, ре- g зисторы. Устройство может быть использовано в различных системах управлени  технологическими процессами, особенно выполненных в основном на КМДП элементной базе. 1 ил. 2 J (Л

Description

18

GO

lN5

4 СП

Изобретение относитс  к импульсной технике, в частности к устройствам, обеспечивающим преобразование нескольких входных дискретньпс сигналов в нор мированные по уровню соответствующие выходные логические сигналы напр жени  посто нного тока с крутыми фронтами , а также подавление импульсных помех, накладываемых на входные сиг- налы, предназначенным дл  ввода дискретных сигналов в систему управлени  технологическим процессом.

Цель изобретени  - повышение крутизны фронтов выходных сигналов и увеличение надежности работы устройства .

На чертеже изображена электрическа  блок-схема устройства.

Устройство дл  ввода дискретных сигналов содержит первую, вторую и общую шины 1-3 питани , п каналов 4.1-4.П преобразовани - сигналов, каждый из которых содержит первый резистор 5, подключенный первым выводом к информационному входу 6 канала, второ резистор 7, первым выводом соединенный с общей шиной 3, а вторым - с анодом стабилитрона 8, последовательно соединенные:- ограничитель 9 напр же- ни  и интегрирующий фильтр 10, задат- чик 11 логических сигналов, инвертор 12, ключ 13, первый вывод которого соединен с второй шиной 2 питани , каждый канал преобразовани  сигналов содержит также логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14, третий, четвертый и п тый резисторы 15-17, а ключ выполнен на КМДЦ-транзисторе, исток.

затвор и сток которого  вл ютс  соот

ветственно первьхм, вторъгм и третьим выводами ключа, второй вывод первого резистора 5 подключен к первой ишне 1 питани , катод стабилитрона 8 - к информационному входу 6 соответствующего канала 4.1-4.П, анод - к входу ограничител  9 напр жени , выход интегрирующего фильтра 10 через последовательно соединенные третий резистор 15 и инвертор 12 соединен с вто- рым выводом ключа 13, третий вывод которого через четвертый резистор 16 соединен с входом инвертора 12, через п тый резистор 17 - с общер шиной 3 питани  и подключен к первому входу . логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ,14, второй вход которого соединен с  адатчиком 11 логических сигналов, а выход подключен к шине 18 выхода ка Q

5

0 5 0

5

0

нала 4,1-4.11 преобразовани  сигналов, клеммы питани  логического элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 и инвертора 12 соединены с второй и общей шинами 2 и 3 питани .

Рассмотрим работу одного канала 4, в котором на выходе задатчика 11 установлен логический уровень О, счита , что к входу 6 этого канала подключен датчик с контактным выходом (т.е.. сигнализируюш,им контактом).

Если сигнализирующий контакт замкнут в течение интервала времени, который во много раз больше посто нной времени интегрирующего фильтра 10, а амплитуда помех, наводимых на соот- ветствуюШ|Ую линию св зи, не превышает напр жени  зенеровского пробо  стабилитрона 8, то напр жени  на входах и выходах ограничител  9 напр жени  и инегрирующего фильтра 10, а также на входе инвертора 12 практически равны нулю, В этом случае выходной сигнал

.инвертора 12, имеющий уровень 1, обеспеч.ивает закрытое состо ние ключа 13, т.е, ключ 13 разомкнут, при этом сигнал на первом входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 равен О, а так как на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ,14 с-задатчика 11 поступает , уровень О, то на шине 18 выхода ка;нала имеет место уровень О. В рассматриваемом случае сквозные токи через инветор 12 и логический элемент 14 отсутствуют.

При размыкании сигнализирующего контакта на информационном входе 6 канала к стабилитрону 8 через резисторы 5 и 7 прикладываетс  напр жение, равное Е., , поэтому возникает зенеровс- кий пробой стабилитрона 8, после этого напр жение прикладываетс  к входу ограничител  9 напр жени , на выходе которого устанавливаетс  напр жение, приблизительно равное Е Это напр жение подаетс  на интeгpиpyюшJiй фильтр 10, выходное напр жение которого и входное напр жение ключа 13 начинают увеличиватьс . При входе последнего напр жени  снизу в активную область характеристики переключени  ключа 13, расположенную дл  КМДП-ключа вблизи значени  0,5 Е , выходное напр жение инвертора 12 начинает уу еньшать- с , а ключ 13 открыватьс.ч. Возникновение тока через ключ 13 привс дит к увеличению падени  напр жешт  из резисторе 17, что вызывг(;т дополнптельное увеличение напр жени  на входе управлени  ключа 13, из-за передачи части напр жени  с резистора 17 через резистор 16, это приводит к еще большему открыванию ключа 13, в результате скорость увеличени  указанных напр жений лавинообразно возрастает, вследствие чего процесс открывани  ключа 13 завершаетс  скачкообразно. При этом напр жение на первом входе элемента 14 скачком измен етс  от значени , соответствующего логическому уровню О, до значени , соответствующего логическому уровню 1 дл  этого входа. Так как элемент 14 при логическом уровне О на его втором входе действует как логический повторитель сигнала, поданного на его первый вход, то сигнал на шине 18 вы- хода канала скачком измен етс  из О в 1. Если разомкнутое состо ние

При замкнутом сигнализирующем контакте , подключенном к каналу 4.1, положительные импульсы помех с амплиту дои менее напр ж;ени  зенеровского про бо  стабилитрона 8 при любьк длитель ност х не проход т через сталибитрон 8, следовательно, не вызывают ложных

внешнего сигнализирующего контакта

далее сохран етс , то напр жени  на

выходе фильтра 10, на входе управле- 25 изменений сигнала на шине 18 выхода.

ни  ключа 13 и на первом входе инвер- Действие узких положительных импульчего процесс закрывани  ключа 13 завершаетс  скачкообразно. При этом напр жение на первом входе элемента 14 скачком измен етс  от значени , соответствующего логическому уровню 1, до значени , соответствующего логическому уровню О, дл  этого входа, при этом логический сигнал на шине 18 выхода канала скачком измен етс  из 1 в О. Если замкнутое

состо ние внешнего сигнализирующего контакта далее сохран етс , то напр жени  на выходе фильтра 10, на входе управлени  ключа 13 и на первом входе элемента 14 достигают значений, близких к нулю.

При замкнутом сигнализирующем контакте , подключенном к каналу 4.1, положительные импульсы помех с амплиту дои менее напр ж;ени  зенеровского пробо  стабилитрона 8 при любьк длительност х не проход т через сталибитрон 8, следовательно, не вызывают ложных

тора 12 достигают значений, близких к .

При последующем замыкании внешнего сигнализирующего контакта напр жение на входе 6 становитс  близким к нулю и конденсатор фильтра 10 начинает разр жатьс  током, идущим в основном че }рез резисторы фильтра 10 и ограничител  9 и далее через резистор 7 и соединенные последовательно пр мой переход стабилитрона 8 и замкнутый сигнализирующий контакт, на щину 3, вследствие чего начинает уменьшатьс  напр жение на входе з правлени  ключа 13,

причем сначала, пока ключ 13 остаетс  открытым, пр мо пропорционально изменению напр жени  на конденсаторе фильтра 10. При входе последнего

напр жени  сверху в активную область ех практически с любой амплитудой и

характеристики переключени  ключа 13, т.е. при приближении этого напр жени  к значению 0,5 E/i , выходное напр жение инвертора 12 начинает увеличиватьс , а ключ 13 закрываетс . Уменьшение тока через ключ 13 приводит к уменьшению падени  напр жени  на резисторе 17, что вызывает дополнительное понижение напр жени  на входе управлени  ключа 13. Это приводит к еще

50

отрицательные импульсы, амплитуда которых меньше разности между значением Е и суммой значений напр жений зенеровского пробо  стабилитрона 8 и стабилитрона ограничител  9, проход т через стабилитрон 8, но ограничиваютс  ограничителем 9 на уровне, близком к Е . , и не вызывают ложных изменений выходного сигнала канала 4.1, а узкие отрицательные импульсы

большему закрытию ключа 13, в резуль- 55помех, с большей амплитудой значительтате скорости уменьшени  указанныхно ослабл ютс  фильтром 10. напр жений лавинообразно возрастают Путем выбора достаточно большей

(по абсолютной величине), вследствиевеличины посто нной времени -г фильтсов помех с большей амплитудой, которые проход т через стабилитрон 8, значительно ослабл етс  вследствие их ограничени  ограничителем 9 на уровне , близком к Е,

и последующего

подавлени  интегрируюп1;им фильтром 10. Отрицательные импульсы помех лракти- чески с любой амплитудой, проход  через стабилитрон 8 в пр мом направлении , ограничиваютс  в ограничителе 9 его стабилитроном на отрицательном уровне напр жени  насыщени  пр мого диодного перехода этого стабилитрона и также не вызывают возникновени  ложных изменений выходного сигнала канала 4,

При разомкнутом сигнализирующем контакте положительные импульсы по

отрицательные импульсы, амплитуда которых меньше разности между значением Е и суммой значений напр жений зенеровского пробо  стабилитрона 8 и стабилитрона ограничител  9, проход т через стабилитрон 8, но ограничиваютс  ограничителем 9 на уровне, близком к Е . , и не вызывают ложных изменений выходного сигнала канала 4.1, а узкие отрицательные импульсы

помех, с большей амплитудой значительpa 10 можно обеспечить нечувствительность канала 4 устройства дл  ввода дискретных сигналов к любым импульсам помех, имеющим ограниченные длительности , что характерно дл  помех, создаваемых в промышленных; системах за счет емкостных или индуктивных наводок по линии св зи.

Остальные каналы 4 преобразовани  сигнала работают аналогичным образом

Если на выходе задатчика 11 установить логический уровень 1, тора- бота рассматриваемого канала 4.1 ана20

надежностью, чем известное устройст во, при применении в нем КМДП-зле- ментов.

Предлагаемое устройство может на ти широкое применение в различных си темах управлени  технологическими пр цессами, особенно выполненных в основном на КМДЦ-элементной базе.

25 Ф

30

логична описанной с, той разницей, что |5 ходных сигналов и обладает большей скачкообразные изменени  входных сигналов логического элемента 14 вызывают инверсные скачкообразные изменени  выходных сигналов этого элемента и, следовательно, на шине 18 выхода канала.

Положительна  обратна  св зь между выходом и входом управлени  ключа 13, осуществл ема  через резистор 16, обеспечивает не только скачкообразное изменение сигнала на первом входе элемента 14 и, следовательно, на шине 18 выхо;ча канала, но и пов ьше- ние помехозащищенности канала по вхо- ду,так как небольшие колебани  напр жени  на выходе фильтра 10, происхо- при интегрировании фильтром 10 помех, действующих во врем  описанных переходных процессов, вызываемых изменени ми полезного информационного дискретного входного сигнала канала 4.1, не привод т к ложным переключени м ключа 13 и изменени м выходного сигнала канала 4.1, если указанные колебан1   напр жени  на выходе фильтра 10 меньше величины Е , умноженной на отношение сопротивлени  резистора 15 к сопротивлению резистора 16,

С другой стороны, положительна  обратна  св зь, в н-есколько раз уменьшает мощность, рассеиваемую в КМДП- структуре ключа 13 при каждом его переключении, за счет ускорени  про- цессов переключени  ключа 13 по срав40

4ь

ормула изобретени

Устройство дл  ввода дискретных сигналов, содержащее первую, вторую и общую шины питани , п каналов пре образовани  сигналов, каждый из кот рых содержит первый резистор., подкл ченный перБЫг-1 выводом к информацион ному входу канала,, второй резистор, первым выводом соединенный с общей Ешной, а вторым - с анодом стабилитрона , последовательно соединенные ограничитель напр д ;ени  и интегриру фильтр, задатчик логических сиг налов, инвертор, ключ, первый вывод которого соединен с второй шиной пи тани , отлич.ающеес  тем что, с целью повьпцени  крутизны фро тов выходных сигналов и увеличени  надежности работы устройства, в каж дый канал преобразовани  сигналов в дены логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. третий, четвертый и п тый рези торы, а ключ выполнен на КМДП-тран- зисторе, исток,затвор и сток которо го  вл ютс  соответственно первым.

нению с мощностью, котора  выдел лась „ вторым и третьим выводами ключа, вто,f jO lJ tj

бы в ключе 13 без указанной положительной обратной св зи. Скачкообразное изменение сигнала на перв.ом входе элемента 14 обеспечивает практически нулевую мощность, рассеиваемую за счет протекани  сквозного тока через Ю ЩП-структуру элемента 14 при . его переключени х, тогда как в извест- .ном устройстве при применении в нем

55

рои вывод первого резистора подключен к первой шине питани , катод стабили- тронг - к информационному входу соот- ветствуюц аго- канала, анод - к входу ограничител  напр жени , выход интегрирующего фильтра через последовательно соединенные третий резистор и инвертор соединен с вторым выводом ключа, третий вывод которого через

КМДП - ключей и логических элементогг при их переключени х вьщел ютс  значительно большие мощности из-за более медленных переключений. Уменьшение рассеиваемьк мощностей за счет уменьшени  сквозных токов примен емых КМДП-,ключей и логических элементов обеспечивает более высокую надежность устройства дл  ввода дискретных сигналов.

Таким образом, устройство дл  ввода дискретных сигналов обеспечивает более высокую крутизну фронтов ны

надежностью, чем известное устройство , при применении в нем КМДП-зле- ментов.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение в различных системах управлени  технологическими процессами , особенно выполненных в основном на КМДЦ-элементной базе.

ходных сигналов и обладает большей

5 Ф

0

0

ь

ормула изобретени 

Устройство дл  ввода дискретных сигналов, содержащее первую, вторую и общую шины питани , п каналов преобразовани  сигналов, каждый из которых содержит первый резистор., подключенный перБЫг-1 выводом к информационному входу канала,, второй резистор, первым выводом соединенный с общей Ешной, а вторым - с анодом стабилитрона , последовательно соединенные ограничитель напр д ;ени  и интегрирую- фильтр, задатчик логических сигналов , инвертор, ключ, первый вывод которого соединен с второй шиной питани , отлич.ающеес  тем, что, с целью повьпцени  крутизны фронтов выходных сигналов и увеличени  надежности работы устройства, в каждый канал преобразовани  сигналов введены логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. третий, четвертый и п тый резисторы , а ключ выполнен на КМДП-тран- зисторе, исток,затвор и сток которого  вл ютс  соответственно первым.

tj

рои вывод первого резистора подключен к первой шине питани , катод стабили- тронг - к информационному входу соот- ветствуюц аго- канала, анод - к входу ограничител  напр жени , выход интегрирующего фильтра через последовательно соединенные третий резистор и инвертор соединен с вторым выводом ключа, третий вывод которого через

,1432745

четвертый резистор соединен с входомналов, а выход подключен к шиие m.i- инвертора, через п тый резистор - схода канала преобразовани  сигнпло , общей гаиной питани  и подключен к пер-а первый и второй выводы питанрт  левому входу логического элемента ИС- гического элемента ИСК.ПЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и КЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которогоинвертора соединены соответственно с соединен с задатчиком логических сиг-второй и общей шинами питани .

Claims (1)

1. 25 формула изобретения Устройство для ввода дискретных сигналов, содержащее первую, вторую и общую шины питания, η каналов преобразования сигналов, каждый из кото30 рых содержит первый резистор, подключенный первым, выводом к информационному входу канала, второй резистор, первым выводом соединенный с общей шиной, а вторым - с анодом стабилитрона, последовательно соединенные ограничитель напряжения и интегрирующей фильтр, задатчик логических сигналов, инвертор, ключ, первый вывод которого соединен с второй шиной питания, отлич.ающееся тем, .. что, с целью повышения крутизны фронтов выходных сигналов и увеличения надежности работы устройства, в каждый канал преобразования сигналов введены логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. третий, четвертый и пятый резис. торы, а ключ выполнен на КМДП-транпереключении, за счет ускорения процессов переключения ключа 13 по сравнению с мощностью, которая выделялась бы в ключе 13 без указанной положительной обратной связи. Скачкообразное изменение сигнала на первом входе элемента 14 обеспечивает практически нулевую мощность, рассеиваемую ьь за счет протекания сквозного тока через №ДП-структуру элемента 14 при . его переключениях, тогда как в йзвест- . ном устройстве при применении в нем зисторе, исток,затвор и сток которого являются соответственно первым, вторым и третьим выводами ключа, второй вывод первого резистора подключен к первой шине питания, катод стабилитрона ~ к информационному входу соответствующего- канала, анод - к входу ограничителя напряжения, выход интегрирующего фильтра через последовательно соединенные третий резистор и инвертор соединен с вторым выводом ключа, третий вывод которого через

   Ί 1432745 четвертый резистор соединен с входом инвертора, через пятый резистор - с общей шиной питания и подключен к первому входу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с задатчиком логических сиг налов, а выход подключен к шине выхода канала преобразования сигналов, а первый и второй выводы питания логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инвертора соединены соответственно с второй и общей шинами питания.