Компаратор

 

КОМПАРАТОР, содержащий усилитель, инвертирующий вход которого соединен с источником измеряемого напряжения, а неинвертирующий вход - с источником опорного напряжения , две блокирующие цепи и нагруэ ку,отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в широком диапазоне изменения частоты измеряемого сигнала, в нем каждая из блокирующих цепей содержит элемент И-НЕ, входы которого являются входаит блокирующей цепи, выход соединен через первый резистор с дифференцирующей RC -цепью выход которой подключен к базе транзистора , коллектор которого через второй резистор подключен непосредственно к входу первого элемента НЕ, выход которого является выходом блокируюспей цепи, и х третьему резистору и конденсатору, соединенным с общей шиной, а также дополнительно введены второй и третий элементы НЕ, четвертый и пятый резисторы и три .диода, причем выходы и первые входы первой и второй блокируквдих цепей пе рекрестно связаны, а выход усилителя непосредственно соединен с вторым входом второй блокирукхцей цепи и через второй элемент НЕ с вторым входом первой блокирующей цепи и (Л через четвертый резистор с нагрузкой и с катодом первого диода, анод которого соединен с общей шиной, катод второго диода подключен к выходу первой блокирующей -цепи, а анод - к нагрузке и к катоду третьего диода, анод которого соединен через пятый резистор с выходом третьего элемента НЕ, вход которого подключен СП к выходу второй блокируклцей цепи. СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(51) G 05 В 1/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3248956/18-24 . (22) 06.02.81 (46) 30.10 ° 83. Бюл..Р 40 (72) A.Б. Ландыаев, (0.A. Меднеден и В.В. Сергеев (71) Владимирский политехнический институт (53) 62-50(088.8) (56 ) 1. Лвторское свидетельство СССР

)) 588529, кл. G 05 В 1/01, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 541140, кл. G 05 В 1/01, 1977 (прототип). (54 ) (57 ) КОМПАРАТОР, содержащий усилитель, инвертирующий вход которого соединен с источником измеряемого напряжения, а неинвертирующий вход - с источником опорного напряжения, две блокирующие цепи и нагруэ— ку, отличающийся тем, что, с целью повышения по)лехоустойчивости в широком диапазоне изменения частоты измеряемого сигнала, в нем каждая из блокирующих цепей содержит элемент И-НЕ, входы которого являются входами блокирующей цепи, выход соединен через первый резистор с дифференцирующей RC -цепью ныход которой подключен к базе транзистора, коллектор которого через второй резистор подключен непосредственно к входу первого элемента НЕ, выход которого является ныходом блокирующей цепи, и к третьему резистору и конденсатору, соединенным с общей шиной, а также дополнительно введены второй и третий элементы НЕ, четвертый и пятый резисторы и три ,диода, причем выходы и первые входы первой и второй блокирующих цепей пе рекрестно связаны, а выход усилителя непосредственно соединен с вторым входом второй блокирующей цепи 2 и через второй элемент НЕ с вторым Е входом первой блокирующей цепи и через четвертый резистор с нагрузкой и с катодбм первого диода, анод которого соединен с общей шиной, С:: катод второго диода подключен к выходу первой блокирующей цепи, а анод — к нагрузке и к катоду третьего диода, анод которого соединен через пятый резистор с ныходом третьего элемента НЕ, вход которого подключен к выходу второй блокирующей цепи.

) 051500

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей и в контрольно-измерительной аппаратуре.

Известен нуль-орган, содержащий операционный усилитель, клвчевой элемент, диоды, конденсатор, резисторы,транзистор и пороговый элемент (1). недостатком данного устройства является то, что Ааличие помехи во входном сигнале при изменении его полярности с.положительной на отрицательную приводит к ложным срабатываниям нуль-органа. Кроме того, 15 если время действия высокочасуотной помехи превышает врегля разряда конденсатора, то в .работе нуль-органа возникают сбои °

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для сравнения напряжений, которое содержит усилитель, триггер

Шмитта, источник измеряемого напряжения, источник опорного напряжения 25 и два одновибратора (2) .

Недостатком известного устройства является то, что устойчивость его к помехам определяется временем действия выходных импульсов одновибрато" ров, по истечении которого наличие помехи во входном сигнале приводит к ложным срабатываниям устройства.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости компаратора в широком диапазоне изменения частоты измеряемого сигнала.

Поставленная цель достигаеТся тем, что в компараторе, содержащем усилитель, инвертирующий вход которого 4р соединен с источникогл измеряемого напряжения, а неинвертирующий вход — с источником опорного напряжения, две блокирующие цепи и нагрузку, каждая из блокирующих цепей содержит эле- 45 мент И"НЕ, входы которого являются входами блокирующей цепи, выход соедйнен через первый резистор с дифференцирующей С -цепью, выход которой подключен к базе транзистора, коллектор которого через второй резистор подключен непосредственно к входу первого эпемента НЕ, выход которого является выходом блокирующей цепи, и к третьему резистору и конденсатору, соединенным с общей шиной, а также дополнительно введены второй и третий элементы НЕ, четвертый и пятый резисторы и три диода, причем выходи и первые входы первой и второй блокирующей цепей перекрестно связа- 60 ны а выход усилителя непосредственно соединен с вторым входом второй блокирующей цепи и через второй элемент

НЕ с вторым входом первой блокируЮщей цепи и через четвертый реэистор с нагрузкой и с катодом первого диода, анод которого соединен с общей шиной, катод второго диода подключен к выходу первой блокирующей цепи, а анод — к нагрузке и к катоду третьего диода, анод которого соединен через пятый резистор с выходом третьего элемента НЕ, вход которого подключен к выходу второй блокирующей цепи.

На фиг. 1 приведена структурная схема компаратора; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу компаратора.

Компаратор содержит усилитель 1, инвертирующий вход которого соединен с источникогл 2 измеряемого напряжения, а неинвертирукиций вход — с источником

3 опорного напряжения, нагрузку,4, первую блокирующую цепь 5, вторую бЛокирующую цепь б, каждая из которых состоит иэ элемента И-HE 7, первого резистора 8, дифференцирующей ЙС цепи, выполненной на конденсаторе 9 и резисторе 10, транзистора 11, второго резистора 12, первого элемента HE 13, третьего резистора 14 и конденсатора 15.

Кроме того, компаратор содержит второй 16 и третий 17. элементы НЕ, четвертый 18 и пятый 19 резисторы,, первый 20, второй 21 и третий 22 диоды., Ha фиг. 2 обозначено: U - напряжение на выходе источника 2 измеряемого напряжения: U — напряжение на выходе источника 3 опорного напряжения; U напряжение на выходе усилителя 1; V4 — напряжение на конденсаторе 15;. V5 — напряжение на выходе первой блокирующей цепи 5;, Vg -напряжение на выходе второй блокирующей цепи 6; Оу — напряжение на нагрузке 4.

Компаратор работает следующим образом.

Измеряемый сигнал, содержащий высокочастотную помеху, сравнивается с опорным сигналом в усилителе 1.

В момент времени Ф1(см. фиг. 2) происходит изменение полярности выходного сигнала усилителя 1 с положительной на отрицательную, а сигналы на выходах блокирующих цепей 5 и б соответствуют логической единице.

При этом на выходе элемента И-НЕ 7 формируется сигнал логического нуля, а выходной импульс дифференцирующей

RC -цепи, образованной конденсатором 9 и резистором 10, переводит транзистор 11 в состояние насыщения, что приводит к заряду конденсатора 15 через резистор 12. Разряд конденсатора 15 происходит через резибуор 14, причем постоянная времени заряда конденсатора 15 значительно меньше постоянной времени его разряда, а длительность импульса на выходе диф1051500 ференцирующей цепи выбирается равной времени заряда конденсатора 15.

Выходной сигнал элемента HE 13, соответствующий логическому нулю, блокирует работу второй блокирующей цепи 6 и через диод 21 поступает на нагрузку 4, т. е . выход компаратора шунтируется первой блокирующей цепью 5.

В момент времени 1 происходит изменение полярности выходного сигнала усилителя 1 с отрицательной на положительную, но сигнал на

-выходе второй блокирующей цепи 6 не меняет своего значения, поскольку на первом ее входе сигнал соответствует логическому нулю. Выходной сигнал первой блокирующей цепи 5 также не меняет своего значения и соответствует логическому нулю, так как. на входе элемента HE 13 действует напряжение конденсатора 15.

Следующее изменение полярности сигнала на выходе усилителя 1 в момент времени 1 формирует импульс на выходе дифференцирующей

Й0 -цепи. Транзистор 11 открывается и конденсатор 15 подзаряжается через резистор 12. Такой подзаряд и разряд конденсатора 15 будет происходить до тех пор, пока будет изменяться полярность .выходного сигнала усилителя 1 из-за наличия помехи в измеряемом сигнале, т. е. до момента времени t4 .

Таким образом, напряжение на нагрузке 4 в интервале » — 1 соответствует логическому нулю.

В момент времени 15 происходит изменение полярности выходног»р сигнала усилителя 1 с отрицательной на положительную, а сигналы на выходах блокирующих цепей .5 и 6 соответствуют логической единице. С этого момента времени вступает в действие вторая блокирующая цепь.6. Работа этой цепи аналогична работе первой

5 блокирующей цепи 5, т, е. в момент времени 15 на выходе второй блокирующей цепи формируется сигнал, соответствующий логическому нулю, который блокирует работу первой блокирующей

10 цепи 5. При этом выходной сигнал эле. мента HE 17, соответствующий логической единице, через"резистор 19 и диод 22 поступает на нагрузку 4, где происходит суммирование выходных сигналов усилителя 1 и элемента

НЕ 17. В результате;напряжение на нагрузке 4 в интервале 5- 6 соответствует логической единице.

С момента времени 16 работа компаратора повторяется.

Таким образом, наличие высокочастотной помехи в измеряемом сигнале не приводит к.ложным срабатываниям компаратора.

EcJIH усилителя 1 не соответствуют уровням входных сигналов элементов 6 и 16 компаратора, то необходимо использовать устройства согласования, выполненные по одной из известных схем. Например, для этого можно испольэовать резистивные делители . напряжения либо включить в цепь отрицательной обратной связи усилителя 1 диод и стабнлитрон.

35 При использовании в качестве усилителя 1 микросхемы 21CA дополнительных согласующих устройств не требуется, так как уровень ее выход ных сигналов согласован со стандарт4О ными ТТЛ-схемами.

1051 >00

U< г

П

Ь

0 6

Оу рие. 2

СоСтавитель Г. Нефедова

Редактор С. Пекарь Техред Т.Маточка Корректор A. Дзятко

Заказ 8664/46 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 филиал ППП "Патеит", г. Ужгород, ул. Проектная, 4