Zaloguj się
Wszystkie
13 sierpnia 2019
1670
Tytułem przypomnienia: transoptor 6N139 to bardzo atrakcyjny element. Jego podstawową zaletą jest możliwość pracy przy małych prądach diody LED. Typowe, popularne transoptory powinny pracować przy prądach diody rzędu od kilku do kilkunastu miliamperów. Gdy prąd diody jest mniejszy, poważnie zmniejsza się w nich współczynnik CTR, czyli „przekładnia prądowa”.
W przeciwieństwie do takich „zwyczajnych” transoptorów, 6N139 przeznaczony jest do pracy przy stosunkowo małych prądach diody. Parametry katalogowe są określane dla prądu diody 0,5mA i przekładnia CTR przy takim prądzie nie jest niższa od 400%, natomiast typowo wynosi około 2000%. Przy prądzie diody 1,6mA minimalna przekładnia to 500%.
Duża wartość przekładni wynika między innymi z obecności dwóch tranzystorów wyjściowych w układzie podobnym do darlingtona. Dużą wartość przekładni prądowej można byłoby też osiągnąć, stosując „zwykły transoptor” i dodatkowy, zewnętrzny tranzystor, ale wtedy problemem byłaby bardzo mała szybkość przełączania przy małych prądach diody. Natomiast transoptor 6N139 jest dość szybki. Przy małym prądzie 0,5mA suma czasów przełączania to typowo 10 mikrosekund, co przy transmisji danych daje możliwość pracy z prędkością do 100kbps. Przy większych prądach diody czasy przełączania są krótsze.
Rysunek C pokazuje fragment karty katalogowej Vishay. W analizowanym teraz przypadku szybkość i możliwość pracy przy małych prądach nie mają istotnego znaczenia. Kluczowe znaczenie ma fakt, że wyprowadzone jest połączenie emitera „pierwszego” tranzystora z bazą „drugiego”, co jest wyraźnie pokazane na rysunku D. Ten szczegół pozwala zdecydowanie rozszerzyć zakres zastosowań tego transoptora. I właśnie przykładem rozszerzonego zastosowania jest układ z rysunku B. Układ można przedstawić jak na rysunku E.
Kluczową sprawą jest to, że zewnętrzny tranzystor PNP wraz z „drugim” tranzystorem transoptora tworzy układ o strukturze tyrystorowej, zatrzaskowej. Może nadal słabo to widać na rysunku F, jednak przerysowanie go do postaci z rysunku G dużo jaśniej pokazuje istotę sprawy.
Niewątpliwie mamy tu powszechnie znaną dwutranzystorową strukturę tyrystorową. Drobną zagadką pozostaje punkt oznaczony B.
Jeżeli podstawą układu jest struktura tyrystorowa, to niewątpliwie układ ma mieć dwa stany:
- stan spoczynku, gdy żaden z tranzystorów nie przewodzi,
- stan aktywny, gdy przewodzą (są nasycone) oba tranzystory z rysunku G.
Łatwo się domyślić, że włączenie pozostających w spoczynku tranzystorów następuje wtedy, gdy przez diodę transoptora zaczyna płynąć prąd. Wtedy maleńki prąd popłynie przez fotodiodę odbiorczą, jest on wzmacniany przez „pierwszy” tranzystor transoptora. I tak wzmocniony prąd staje się prądem bazy „drugiego” tranzystora, oznaczonego TT na rysunku G. Nawet króciutkie otwarcie tranzystora TT powoduje też otwarcie zewnętrznego tranzystora T1 typu PNP, którego prąd kolektora podtrzymuje taki stan.
Tak zatrzaśnięta struktura tyrystorowa nie wróci sama do stanu spoczynku. Punkt B jest wejściem umożliwiającym zerowanie.
Na rysunku B mamy więc dziwnie zrealizowany rodzaj przerzutnika RS. Punkt A jest tu wyjściem. W spoczynku panuje tam stan wysoki, a po pobudzeniu pojawia się stan niski.
Punkt B jest wejściem zerującym – resetowanie następuje po zwarciu punktu B do masy.
Jest to niewątpliwie realizacja przerzutnika zatrzaskowego RS, tylko w zaskakujący sposób. Jej cechą szczególną i jedyną zaletą jest galwaniczne odizolowanie obwodu sterującego, ściślej włączającego. Niemniej stosując drugi, odpowiedni transoptor, można także galwanicznie oddzielić obwód resetowania.
Ten dziwny pomysł nie powstał w redakcji EdW. Schemat pochodzi z noty aplikacyjnej Fairchild, dziś OnSemi AN-3002, gdzie jest zaprezentowany jako rysunek 7. Oryginalny schemat (po lekkim skompaktowaniu) pokazany jest na rysunku H. Jedyną znaczącą ingerencją redakcji EdW jest jak widać zastąpienie wartości rezystora R4 gwiazdką, co sygnalizuje konieczność dobrania jego wartości.
Było to niezbędne, ponieważ na oryginalnym schemacie z rysunku H występuje błąd. Oryginalny układ bez takiej zmiany kwalifikowałby się jedynie do zadania Co tu nie gra? Na rysunku H w opisie można wyczytać, że resetowanie następuje za pomocą przycisku (push-button) lub układu z otwartym kolektorem. W takich przypadkach rezystor R4 w ogóle nie jest potrzebny. Można go zastąpić zworą.
Jeśli już miałby być w układzie, musiałby mieć małą rezystancję. Gdy tranzystor T1 jest otwarty, nasycony, wtedy po zwarciu punktu B do masy rezystory R3, R4 stworzą dzielnik. Aby wyłączyć wtedy tranzystor TT transoptora, wartość R4 musiałaby być na tyle mała, żeby zmniejszyć napięcie na bazie TT do wartości 0,5V lub jeszcze niższej. Przy zasilaniu 5V wartość R4 powinna więc wynosić 470 omów lub mniej.
Gdyby zgodnie z rysunkiem H „rezystor resetujący” R4 miał oporność 4,7kΩ, na pewno zerowanie nie nastąpi.
Krótkie zastanowienie nad sytuacją wskazuje, że błąd na rysunku H nie polega na zbyt dużej wartości „resetującego rezystora” R4. Błąd polega na jego nieprawidłowym dołączeniu. Otóż w wersji z rysunku H podczas spoczynku, gdy punkt B nie jest zwarty do masy, baza tranzystora TT „wisi w powietrzu” i nawet niewielki prąd, pochodzący z zakłóceń, może włączyć TT i zatrzasnąć strukturę tyrystorową. Jest to prawdopodobne tym bardziej, że do punktu B może być dołączony przycisk resetujący za pomocą długiego przewodu. I w tym długim przewodzie mogą się indukować różne „śmieci”, grożące zatrzaśnięciem przerzutnika.
Takie rozwiązanie jest wręcz niedopuszczalne i dla zmniejszenia wrażliwości na zakłócenia w obwodzie zerowania, rezystor R4 powinien być na stałe zwarty do masy, a punkt B powinien być dołączony bezpośrednio do bazy TT według rysunku J i rysunku K. Wtedy rzeczywiście wszystkie rezystory w układzie mogłyby mieć wartość 4,7 kilooma.
Kwietniowe zadanie Jak to działa? okazało się wyjątkowo trudne. Nic dziwnego, ponieważ zaproponowany układ jest dziwny, a jego praktyczna przydatność – dyskusyjna.
Nadeszło niewiele odpowiedzi, w większości nie do końca opisujących działanie i funkcje układu. Oto przykład jednego z rozwiązań:
Układ może służyć do wyłapania wystąpienia choć jednego impulsu dodatniego na wejściu nr 2 względem wejścia nr 3. Tak się jednak zastanawiam, czy to aby nie przypomina przerzutnika RS, gdzie sygnał SET jest różnicowy (nr 2–nr 3), a sygnał RESET jest podawany na B i B wcale nie jest wyjściem.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
