Преобразователь уровней

Преобразователь уровней

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

Ю.А. Руденко, Б.Н. Куликов, Д.Н. Давиденко и В.П. Грибок

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в оконечных каскадах устройств импульсной техники для формирования управляющих сигналов необхо-. димой амплитуды.

Известны схемы формирования сигналов требуемой амплитуды, выполненные в виде биполярных транзисторно-реэистивных инверторов Pl ).

Недостатком такого устройства явля- О ется снижение его быстродействия изза переходного процесса при запирании схем, причем увеличение номинала сопротивления коллекторного резистора приводит к ухудшению быстродействия устройства, а его уменьшение— к повышению энергопотребления вследствие увеличения тока коллектора открытого транзистора.

Наиболее. близок к предлагаемому

10 по технической сущности преобразователь уровней, содержащий первый инвертор, вход которого соединен с ши2 ной входных сигналов, а первый вход питания — с шиной нулевого потенциала и транзистор с йроводимостью р-п-р-типа, коллектором подключенный к выходной шине, эмиттером — к шине источника питания, а базой через пепвый и второй резисторы — к первой обкладке конденсатора и шине источника питания соответственно (2).

Недостатком данного преобразователя уровней является то, что во время прохождения заднего фронта входного сигнала возникает сквозной ток между плюсовой и минусовой шинами питания, протекающий через открытые переходы коллектор-эмиттер транзистора и транзистора, входящего в состав инвертора, в момент, когда произошло отпирание транзистора, а транзистор инвертора еще не заперт. Задержка запирания транзистора инвертора связана с рассасыванием неосновных носителей в активной и пассивной областях его базы.

55

Цель изобретения — повышение надежности за счет исключения появления сквозного тока работы преобразователя уровней.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь уровней, содержащий Первый инвертор, вход которого соединен с шиной входных сигналов, а первый вход питания — с шиной нулевого потенциала, и транзистор с проводимостью р-п-р-типа, коллектором подключенный к выходной шине, эмиттером - к шине источника питания, а базой через первый и второй резисторы — к первой обкладке конденсатора ,и шине источника питания соответственно, введены преобразователь напряжения, дополнительный транзистор, третий, четвертый и пятый резисторы и второй инвертор, первый вход питания которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй вход питания — с выходом преобразователя напряжения и вторым входом питания первого инвертора, выход — со второй обкладкой конденсатора, а вход — с выходом первого инвертора и эмиттером дополнительного транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной и через третий резистор с плюсовой шиной источника питания, а база через четвертый и пятый резисторы соединена соответственно со второй обкладкой конденсатора и с выходом преобразователя .напряжения, вход которого подключен к плюсовой шине источника питания.

На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя уровней.

Преобразователь уровней содержит шины 1 и 2 подключения источника питания, последовательно соединенные инверторы 3 и 4, первые входы питания которых 5 и 6 подключены к шине нулевого потенциала, при этом преобразователь 7. напряжения входом 8 подключен к шине 1 источника питания, I а выходом 9 — ко вторым входам питания IO и 11 ийверторов 3 и 4, причем первый инвертор 3 подключен входом 12 ко входу устройства, а выходом 13 ко входу 14 второго инвертора 4 и к эмиттеру дополнительного транзистора 15 с проводимостью п-р-п-типа, эмиттером соединенного с выходом 13 первого инвертора 3, базой через реI зистор 16 — с выходом 17 второго инвертора 4 и через резистор 18 — с выходом преобразователя 7 напряжения, а коллектором — с коллектором тран97 4 зистора 19 с проводимостью р-и-р-типа, подключенного к шине 1 источника питания эмиттером непосредственно, а базой и коллектором через резисторы 20 и 21 соответственно. Кроме того, к базе транзистора 19 с проводимостью р-и-р-типа-подключен через конденсатор 22 и резистор 23 выход 17 второго инвертора 4.

Преобразователь уровней работает следующим образом.

На вход преобразователя уровней подается сигнал положительной полярности, который на выходе устройства преобразуется по амплитуде и инвертируется. Логической единице входного сигнала соответствует низкий уровень выходного напряжения, а логическому нулю — верхний уровень выходного напряжения, снимаемого с шины I ис— точника питания относительно шины 2 нулевого потенциала. Первый и второй инверторы 3 и 4 запитываются от шины 2 нулевого потенциала, соединенной с первыми входами 5 и 6 питания инверторов 3 и 4, и от преобразователя 7 напряжения, на вход 8 которого подается напряжение шины I источника питания, а к выходу 9 подключены вторые входы 10 и ll питания инверторов 3 и 4. Преобразователь 7 напряжения обеспечивает питание инвертора 3 и 4 требуемым напряжением.

В исходном статическом режиме сиг— нал на входе преобразователя уровней

Э отсутствует, и на вход 2 первого инвертора 3 подается низкий нулевой потенциал. Тогда высокий потенциал с выхода 13 первого инвертора 3 поступаут на вход 14 второго инвертора 4 и на эмиттер транзистора 15 с проводимостью п-р-п-,òèïà, на базу которого через резистор 16 подается низкий потенциал с выхода 17 второго инвертора 4, а следовательно, дополнитель45 ный транзистор 15 .с проводимостью п-,р-п-типа находится в запертом состоянии. Резистор IS, через который.база дополнительного транзистора 15 подключена к выходу 9 преобразовате50 ля 7 напряжения, обеспечивает величину обратного напряжения между эмиттером и базой запертого дополнительного транзистора !5, не превышающую макси мально допустимого для применяемого типа транзистора значения. Транзистор 19 с проводимостью р-и-р-типа в исходном состоянии заперт положительным потенциалом, поступающим на

При подаче на вход преобразователя уровней, а следовательно, на вход 12 первого инвертора 3 высокого потенциала, соответствующего входному уровню логической единицы, сигнал, поступающий с выхода 13 первого инвертора 3 на эмиттер дополнительного транзистора 15 с проводимостью и-р-итипа и на вход 14 второго инвертора 4i, принимает низкое нулевое значение. Сигнал положительной полярности с выхода 17 второго инвертора 4 поступает через резистор 16 на базу дополнительногo транзистора 15 с проводимостью и-р-и-типа, отпирая его, и через конденсатор 22 и резистор 23 — на базу транзистора 19 с проводимостью р-n=p-типа, который продолжает оставаться в запертом состоянии. При отпирании дополнительного транзистора 15 с проводимостью и-р-и-типа на выходе преобразователя уровней, к которому подключен коллектор этого транзистора, устанавливаетея низкий нулевой потенциал, что соответствует появлению выходного сигнала.

15

25

По окончании входного сигнала на выходе 13 первого инвертора 3 устанавливается высокий потенциал, поступающий на эмиттер транзистора 15 с проводимостью и-р-и-типа и на вход 14 второго инвертора 4. Низким потенциалом с выхода 17 второго инвертора 4 через резистор 16 запирается дополнительный транзистор 15 с проводимостью и-р-и-типа и преобразователь уровней переходит в исходное положение. Транзистор 19 с проводимостью р-и-р-типа отпирается только на время прохождения заднего фронта входного сигнала отрицательным пере— падом напряжения, поступающим на

его базу с выхода 17 второго инвертора 4 через конденсатор 22 и резистор 23. Шунтируя резистор 21 во время формирования заднего фронта выходного сигнала, транзистор 19 с проводимостью р-и-р-,типа увеличивает крутизну этого фронта.

Таким образом, транзистор 19 с проводимостью р-и-р-типа отпирается

5 8689 его базу через резистор 20. На выход преобразователя уровней в атом случае подается через резистор 21 высокий потенциал с шины 1 источника питания, что соответствует отсутствию выходного сигнала.

97 6 тем же сигналом с выхода 17 второго инвертора 4, которым запирается дополнительный транзистор 15 с проводимостью и-р"и-типа. Однако к этому моменту времени на выходе 13 первого инвертора 3, к которому подключен эмиттер дополнительного транзистора 15 с проводимостью п-р-и-типа, уже устанавливается высокий потенциал. При использовании, например, инверторов, построенных по приведенной на чертеже схеме, входящий в состав первого инвертора 3 транзистор с проводимостью h-р-и-тига в этот момент времени уже заперт. Следовательно, как в статическом исходном состоянии, так и в моменты прохождения входного сигнала в предлагаемом устройстве не возникает сквозного тока между плюсовой и минусовой шинами питания, что повышает надежность преобразования уровней.

Формула изобретения

Преобразователь уровней, содержащий первый инвертор, вход которого соецинен с шиной входных сигналов, а первый вход питания — с шиной нулевого потенциала, и транзистор с проводимостью р-и-р-типа, коллектором подключенный к выходной шине, эмитте- ром — к шине источника питания, а базой через первый и второй резисторы — к первой обкладке конденсатора и шине источника питания соответственно, о т л и ч И ю шийся тем, что, с целью повышения надежности засчет исключения появлений сквозного тока, в него введены преобразователь напряжения, дополнительный транзистор, третий, четвертый и пятый резисторы и второй инвертор, первый вход питания которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй вход питания — с выходом преобразователя напряжения и вторым входом питания первого инвертора, выход — с второй обкладкой конденсатора, а вход — с выходом первого инвертора и эмиттером дополнительного транзистора, коллектор .которого соединен с выходной и через третий резистор с п .юсовой шинами источника питания, а база через четвертый и пятый резисторы подключена соответственно к второй обклад- ке конденсатора и выходу преобразователя напряжения, вход которого под7 ключен к плюсовой шине источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

868997

l. Алексеенко А.Г. Основы микросхемотехники. И., "Советское радио", 1977, с. 19.

2. Авторское свидетельство СССР

У 613490, кл. Н 03 К 5/00, 1978

Составитель Н. Маркин @фактор Л. Пчелинская Техреду А.Бабинеп КорректорЛ. Бокшан

Заказ 8354/83 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4)5

Филиал ППП " Ïàòåíò", r. Ужгород, ул. Проектная, 4