Микросхема интегральная цифровая с трансформаторной развязкой

Полезная модель относится к микроэлектронике и электронной технике, может быть использовано в устройствах с гальванической развязкой для передачи цифровой, логической информации. Технический результат заключается в обеспечении помехозащищенности передаваемого сигнала.

Для достижения данного технического результата в микросхеме интегральной цифровой с трансформаторной развязкой передатчик, подключенный к двум первичным обмоткам двух трансформаторов, формирует на первую первичную обмотку периодическую кодовую последовательность из сдвоенных импульсов при наличии высокого логического уровня входного сигнала или на вторую первичную обмотку периодическую кодовую последовательность из одиночных импульсов при наличии низкого логического уровня входного сигнала; приемник, подключенный к двум вторичным обмоткам трансформаторов, восстанавливает на выходе из кодовых последовательностей высокий логический уровень при наличии периодических сдвоенных импульсов или низкий логический уровень при наличии периодических одиночных импульсов с обмоток трансформатора; при этом наличие синфазных сигналов помехи в первом и втором трансформаторах не приводит к смене логических состояний на выходе микросхемы, а сигнал помехи в одном из трансформаторов исключается восстановлением исходного сигнала периодическим кодом.

Микросхема интегральная цифровая с трансформаторной развязкой относится к области микроэлектроники и электронной техники, может быть использована в устройствах с гальванической развязкой для передачи цифровой, логической информации.

Известны микросхемы с трансформаторной развязкой, использующие одноканальный метод передачи данных о фронтах входного сигнала (Иоффе Д., Романов О. Изолирующие микросхемы на основе технологии iCoupler фирмы Analog Devices // Компоненты и технологии. 2006. 7), обладающие низкой помехоустойчивостью из-за передачи кодовых сигналов о фронте и спаде сигнала по одному каналу трансформаторной развязки.

В качестве прототипа выбрана микросхема с трансформаторной развязкой (US 7075329 В2 Н03К 17/16 опубликован 17.03.2005), включающая передатчик, подключенный к первичной обмотке трансформатора, формирующий на трансформатор кодовую последовательность из двух импульсов по фронту входного сигнала и один импульс по спаду входного сигнала; и приемник, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, восстанавливающий на выходе из кодовой последовательности фронт сигнала при наличии сдвоенных импульсов, спад сигнала при наличии одного импульса.

Основным недостатком прототипа является слабая помехозащищенность.

Полезная модель направлена на получение технического результата - обеспечение помехозащищенности передаваемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в микросхеме интегральной цифровой с трансформаторной развязкой передатчик, подключенный к двум первичным обмоткам двух трансформаторов, формирует на первую первичную обмотку периодическую кодовую последовательность из сдвоенных импульсов при наличии высокого логического уровня входного сигнала или на вторую первичную обмотку периодическую кодовую последовательность из одиночных импульсов при наличии низкого логического уровня входного сигнала; приемник, подключенный к двум вторичным обмоткам трансформаторов, восстанавливает на выходе из кодовых последовательностей высокий логический уровень при наличии периодических сдвоенных импульсов или низкий логический уровень при наличии периодических одиночных импульсов с обмоток трансформатора; при этом наличие синфазных сигналов помехи в первом и втором трансформаторах не приводит к смене логических состояний на выходе микросхемы, а сигнал помехи в одном из трансформаторов исключается восстановлением исходного сигнала периодическим кодом.

На фиг.1 представлена структурная схема микросхемы интегральной цифровой с трансформаторной развязкой. Микросхема интегральная цифровая с трансформаторной развязкой включает входной буфер, управляющий формирователями 1, 2 и генератором; формирователи 1 и 2 подключены к первичным обмоткам первого и второго трансформатора ТХ1 и ТХ2 соответственно; вторые выводы первичных обмоток подключены к шине «общий 1»; вторичные обмотки первого и второго трансформатора ТХ1 и ТХ2 одним выводом подключены к шине «общий 2», гальванически изолированной от шины «общий 1»; вторые выводы вторичных обмоток первого и второго трансформатора ТХ1 и ТХ2 подключаются соответственно к фильтрам 1 и 2; фильтры 1 и 2 подключаются к компаратору и вместе с ним к выходному формирователю.

Микросхема интегральная цифровая с трансформаторной развязкой работает в соответствии с временной диаграммой сигналов, представленной на фиг.2. При смене логического состояния входного сигнала происходит запуск генератора опорной частоты, которая преобразуется на формирователе 1 в периодическую последовательность сдвоенных импульсов при высоком логическом уровне входного сигнала или на формирователе 2 в периодическую последовательность одиночных импульсов при низком логическом уровне входного сигнала. Данные сигналы с формирователей поступают на первичные обмотки первого и второго трансформатора ТХ1 и ТХ2 соответственно. С вторичных обмоток первого и второго трансформатора ТХ1 и ТХ2 полезные сигналы выделяются фильтрами 1 и 2 соответственно. Из выделенных кодовых последовательностей восстанавливается полезный выходной сигнал.

Помехозащищенная передача осуществляется в соответствии с временной диаграммой сигналов, представленной на фиг.3. При наличии сигнала синфазной помехи 1, являющейся наиболее вероятной из-за малых габаритов трансформаторов, в обоих трансформаторах ТХ1 и ТХ2, выделенных фильтрами 1 и 2, компаратор запрещает выходному формирователю смену логического состояния. При наличии сигнала помехи 2 в трансформаторе ТХ2 при передаче высокого логического уровня с входа микросхемы, как и в прототипе, произойдет смена логического состояния выходного сигнала, но при поступлении сдвоенной последовательности в трансформаторе ТХ1 произойдет восстановление логического сигнала в высокий уровень. При наличии сигнала помехи 3 в трансформаторе ТХ1 при передаче низкого логического уровня с входа микросхемы не произойдет смены логического состояния выходного сигнала, так как требуется кодовая последовательность сдвоенных импульсов.

Технический результат достигается за счет следующих технических решений:

- передачей сигналов о логическом состоянии на входе микросхемы по двух каналам трансформаторной развязки;

- передачей периодических кодовых последовательностей, восстанавливающих исходный сигнал;

- схемой компаратора, исключающей синфазную помеху в трансформаторах.

Микросхема интегральная цифровая с трансформаторной развязкой включает входной буфер, управляющий формирователями 1, 2 и генератором; формирователи 1 и 2 подключены к первичным обмоткам первого и второго трансформатора ТХ1 и ТХ2 соответственно; вторые выводы первичных обмоток подключены к шине «общий 1»; вторичные обмотки первого и второго трансформатора ТХ1 и ТХ2 одним выводом подключены к шине «общий 2», гальванически изолированной от шины «общий 1»; вторые выводы вторичных обмоток первого и второго трансформатора ТХ1 и ТХ2 подключаются соответственно к фильтрам 1 и 2; фильтры 1 и 2 подключаются к компаратору и вместе с ним к выходному формирователю.