SU783971A2 - Преобразователь логических уровней - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛОГИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ

Изобретение относитс  к импульсно технике, и может быть использовано, н пример, дл  преобразовани  (трансл ции ) уровн  И преобразовани  (нелинейного усилени ) амплитуды импульсов . Известен преобразователь логических уровней по основному авт. св. № 7.05665, содержащий генератор тока, управл ющий вход которого подключен к выходу вентильного элемента, а выход генератора тока соединен со входом выходного транзисторного ключа, между входами вентильного элемента и выходного транзисторного ключа в деа резистивно-емкостной двyxпo шc НИК, выполненный, например, в виде параллельно соединенных конденсатора И последовательной ЯС-цепир. Недостатки прототипа про вл ютс , ио.-первых, при комплексной нагрузке 2ц . Действительно, несмотр  на то, что в прототипе выходной транзисторный ключ коммутируетс  практически безынерционно, однако, при переключении вьаходного ключа из отпертого СОСТОЯНИЯ в запертое фронт выходного импульса оказываетс  пологим и длительность его зависит от посто нной времени нагрузки. Кроме того, длительность фронта выходного импульса зависит также от величины паразитной емкости , шунтирующей нагрузку. Дл  уменьшени  длительности фронта выходного импульса приходитс  уменьша.ть сопротивление резистора в цепи коллектора выходного транзисторного ключа, что приводит к значительному увеличению потребл емой мощности преобразовател  . во-вторых, ОДИН ИЗ уровней выходного импульса прототипа зависит от величины тока, потреблени  нагрузки. При Увеличении тока потреблени  уровень положительного напр жени  уменьшаетс , то есть уменьшаетс  амплитуда выходного Импульса. Дл  уменьшени  ВЛИЯНИЯ тока ,нагрузки на уровень (амплитуду) выходного импульйа также приходитс  уменьшать сопротивление резистора в цепи коллектора выходного транзисторного ключа. Таким образом, уменьшение длителы ности фронта выходного импульса и уменьшение вли ни  тока нагрузки на уровень (амплитуду) выходного импульса св зано с увеличением мощности рассеивани  прототипа.

Целью изобретени   вл етс  уменьение рассеиваемой мощности преобраовател  логических уровней при дновременном обеспечении высокого ыстродействи .

Дл  этого 8 преобразователь лоических уровней, содержащий генеатор тока, вентильный элемент, выодной транзисторный ключ, резистиво-емкоётной двухполюсник, введены ктивно-реактивный трансл тор уровн , выполненный на согласующем транзисторе одинакового типа проводимости по отношению к транзистору выходйбгЬ ключа/ причем коллеКтЪр соглаcyjoiuero транзистора соединен через первую RC-цепь с его эмиттерЬм и через вторую RС-цепь - со средней точкой , Ьервой RC-цбпи и входом вентильного элёмента, и дополнительный транзистор противоположного типа проводийЬети по отношению к транзистору выходного ключа, при этом база, коллектор и эмиттер дополнительного транзистора подключены соответственHCJ к коллектору, согласующего транзистора , коллектору транзистора выходного ключа и источнику напр жени , На чертеже приведена электрическа  схема преобразовател  логичейких уровней. Он содержит вентильный элемент 1, выход которого подключен к управл ющему входу генератора тОка 2, который состоит из токоза/дающего элемента 3 и п:рОходного транзисторного ключа 4. ваход генератора тока 2 соединен с входом выходного транзисторного ключа 5. При этом вывход вентильного элемента 1 соедийёи С входом выходного транзисторного ключа 5 через резИстивно-емкОстной двухполюсник 6, выполненный например, в виде па заллельно соединенных конденсатора и порЛедователь- . ной RC-цепи, базой дополнительного транзистора 7 противоположного типа проводимости По отношению к транзистору выходного ключа 5 - через активно-реактивный трансл тор уровн  8, выпЬлненный на согласующем транзисторе 9 одинакового типа про Ёгодимбстй по отношению к транзистору выходного ключа 5, причем коллектор согласующего транзистора 9 соединен через первую RC-цепь 10 с его эмиттером и через вторую RC-цепь 11 со средней точкой первсэй R С-цепи 10 и входом вентильного элемента 1. При этом база коллектор и эмиттер дополнительного транзистора 7 подключены соответственно к коллектору согласук цего транзистора 9, коллектору транзистора выходного ключа 5 и источнику напр жени .

Преобразователь логических уровней работает следукмщим обра ем,

вх :ЩйШг13-(йг1Ш:1т, близком к нулю (ниже напр ЯсейИЯ смещени  ЕСМ) в; прбвОдЩ ш;стс5Я7

НИИ находитс  вентильный элемент 1 и согласующий транзистор 9 активно-реактивного трансл тора уровн  8. Проходной транзисторный ключ 4 коммутируемого генератора тока 2 находитс  в запертом состо нии и ток токозадающего элемента 3 прот текает через вентильный элемент 1.При этом выходной транзисторный ключ 5 заперт. Базовый ток дополнительного транзистора 7 определ етс  током 0гласующего транзистора 9, который, в свою очередь, задаетс  резистором первой RC-цепи 10. Дополнительный транзистор 7 насыщен, и напр жение на выходе преобразовател  равно напр жению питани  Е. При этом выходное сопротивление преобразовател  определ етс  насыщенным транзистором 7 и поэтому очень мало.

При уровне входного сигнала выше напр жени  смещени  Е вентильный элемент 1 и согласующий транзистор 9 активно-реактивного трансл тора уровн  8 наход тс  в запертом состо нии, а проходной транзисторный ключ 4 коммутируемого генератора тока 2 находитс  в провод щем состо нии. При этом ток токозадающего элемента 3 протекает через проходной транзисторный ключ 4на вход выходного транзисторного ключа 5. Дополнительный транзистор заперт, а выходной транзисторный ключ 5 насыщен, и наПр жение на выходе преобразовател  равно напр жению питани  - Е. При этом выходное сопротивление преобразовател  определ етс  насыщенным транзистором 5 и также очень мало.

При изменении уровн  входного импульса с низкого на высокий (или с высокого на низкий) происходит изменение состо ни  вентильного элемента 1, проходного тразисторного ключа 4, согласующего транзистора 9 и соответственно выходного транзисторного ключа 5 и дополнительного транзистора 7. В то же врем  фронты входного импульса поступают на вход выходного транзисторного ключа 5, мину  последовательно соединенные вентильный элемент 1 и коммутируемый генератор тока 2, и на базу дополнительного транзистора 7, мину  согласующий транзистор 9, сортветственно через резистивно-емкостной двухполюсник 6 и через реактивные элементы аКтИвно-реактивного трансл тора уровн  8. Резистивно-ёмкостный двухполюсник б, а также конденсатор первой RC-цепи 10 и втора  ,RC-цeпь 11 обеспечивают форсированный ток управлени  выходным транзисторным ключом 5И дополнительным транзистором 7 в моменты поступлени  фронтов входного импульса. При этом, во-пёрёых, исключаетс  задержка выходного сигнала относительно входного . Котора  вноситс  вентильным

элементом i и коммутируемым генератором тока 2, а также согласующим транзистором 9. Во-вторых, одновременно обеспечиваетс  форсированное переключение выходного транзисторного ключа 5 и дополнительного транзистора 7 как из закр лтого состо ни  в открытое,так и из открытого сто ни  в. закрытое,что приводит к рекому уменьшению задержки и увеличен крутизны обоих фронтов выходного импульса преобразовател  логических уровней.

Таким образом, в отличие от прототипа , в предлагаемом устройстве, во-первых, резко повышена крутизна фронта выходного импульса при комплексной нагрузке, а также при наличии паразитной емкости, шунтирующей нагрузку, поскольку в предлагаемом устройстве при форсированном переключении выходного ключа 5 из отпертого состо ни  в запертое одновременно форсированно отпираетс  до насыщени  дополнительный транзистор 7, что обеспечивает низкоомный выход преобразовател  и быстрый перезар д емкости нагрузки. При этом форсированный (резко увеличенный ) ток управлени  имеет место только в моменты переключени  дополнительного транзистора 7. В статическом же режиме величина тока управлени  минимальна и выбираетс , исход  из услови  насыщени  дополнительного транзистора 7. Такое динамическое управление дополнительным транзистором 7 позвол ет уменьшить рассеиваемую мощность преобразовател .

Во-вторых, величина уровней (амплитуда ) выходного импульса предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом, .практически не зависит от тока нагрузки, поскольку источники питани  как отрицательного,так и положительного напр жени  подключаютс  к выходному выводу преобразовател  через насыщенные транзисторные ключи. При этом практически отсутствует мощность рассеивани  на участке цепи выходной транзисторный ключ 5 дополнительный транзистор 7, что также уменьшает мощность потреблени  предлагаемого преобразовател  по сравнению с прототипом.

Формула . изобретени 

Преобразователь логических уров15 ней по авт. ев, 705665, о т л и чающийс  там, что, с целью уменьшени  рассеиваемой мощности при одновременном обеспечении высокого быстродействи , введены ак20 тивно-реактивный трансл тор уровн  выполненный на согласующем транзисторе одинакового типа проводимости по отношению к транзистору выходного ключа, причем коллектор согласующего транзистора соединен е25 рез Первую RC-цепь с его эмиттером и через вторую RC-цепь - со средней точкой первой RC-цепи и входом вентильного элемента, и дополнительный транзистор противоположного

30 типа проводимости по отношению к транзистору выходного ключа, при этом база, коллектор и эмиттер дополнительного транзистора подключены соответственно к коллектору согласующего транзистора, коллектору транзистора выходного ключа и источнику напр жени .

Источники информации, 40 прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР /W 705665, кл. Н 03 К 6/02,22.09.77.

ff

it

-Hi

f

цд

ай)Ж 4«ейг;: :- Р ЙГ-: 1г ,-

f

J-rr

:«

:

-0-f

Claims (1)

1. Формула . изобретения элементом 1 и коммутируемым генератором тока '2, а также согласующим транзистором 9. Во-вторых, одновременно обеспечивается форсированное переключение выходного транзисторного ключа 5 и дополнительного транзистора 7 как из закрытого состояния в открытое,так и из открытого состояния в. закрытое,что приводит к резкому уменьшению задержки и увеличению круФйзны импульса уровней.

   Таким тотипа, в предлагаемом устройстве, во-первых, резко повышена крутизна фронта выходного импульса при комплексной нагрузке, а также при наличии паразитной емкости, шунтирующей нагрузку, поскольку в предлагаемом устройстве при форсированном переключении выходного ключа 5 из отпертого состояния в запертое одновременно форсированно отпирается до насыщения дополнительный транзистор 7, что обеспечивает низкоомный выход преобразователя и быстрый перезаряд емкости нагрузки. При этом форсированный (резко увеличенный) ток управления имеет место только в моменты переключения дополнительного транзистора 7. В статическом же режиме величина тока управления минимальна и выбирается, исходя из условия насыщения дополнительного транзистора 7. Такое динамическое управление дополнительным транзистором 7 позволяет уменьшить рассеиваемую мощность преобразователя.

   Во-вторых, величина уровней (амплитуда) выходного импульса предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом, .практически не зависит от тока нагрузки, поскольку источни15

   Преобразователь логических уровней по авт. св. № 705665, отличающийся тем, что, с целью уменьшения рассеиваемой мощности при одновременном обеспечении высокого быстродействия, введены активно-реактивный транслятор уровня, выполненный на согласующем транзисторе одинакового типа проводимости по отношению к транзистору выходного ключа, причем коллектор согласующего транзистора соединен через первую RC-цепь с его эмиттером и через вторую RC-цепь - со средней точкой первой RC-цепи и входом вентильного элемента, и дополнительный транзистор противоположного типа проводимости по отношению к транзистору выходного ключа, при этом база, коллектор и эмиттер дополнительного Транзистора подключены соответственно к коллектору согласующего транзистора, коллектору транзистора выходного ключа и источнику напряжения.