Компаратор напряжения

 

Изобретение относится к импульсной технике и может, быть использовано в качестве устройства сравнения двух - аналоговых напряжений. Цель изобретения - расширение области примене-. кия за счет увеличения динамического диапазона синфазных в одньпс напряжений и повьшение чувствительности. Дпя этого в компаратор, содержащий tc NU О5 О 4ib О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3841 135/24-21 (22) 08, 01 . 85 (46) 23.07.86. Бюл, ¹ 27 (72) Н,Н. Брагин и И.П, Кривцов (53) 621.374.33(088.8) (56) Патент США ¹ 4333025, кл. Н 03 К 5/24, 1982 . (5В 4 С 05 В 1/01, Н 03 К 5 24 (54) KOMIIAPATOP НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может, быть использовано в качестве устройства сравнения двух " аналоговых напряжений. Цель изобретения — расширение области примене-. ния sa счет увеличения динамического диапазона синфазных входных напряжений и повьппение чувствительности.

Для этого в компаратор, содержащий

I 2460 ч . 17Ц I т l лп .3 исто pf I 1, 3 > 5", с ка пало 1 !1 типа, элементы 0, I I, 16 нагрузки, шину питания 12, 13, входные 14, 15, выходные 17, 18 шины, введены МЩПтранзисторьi 2,4 с каналом р -типа.

Эффект расширения динамического диапазона синфазных входных напряжений и повышение чувствительности компаратора достигается включением во входные цепи комплементарных пар МДПтранзисторов 1, 2 и 3,4, Расширение динамического диапазона в область меньших входных напряжений дости ается благодаря управлению величиной тока, задаваемого в точки 19, 20

МД!!-транзисторами 2,4 с каналом P типа, входным напряжением, меньшим по величине порогового напряжения

МДП-транзистора с каналом -типа, Чувствительность компаратора определяется коэффициентом усиления его входных каскадов, l ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве устройства сравнения . двух аналоговых напряжений, Целью изобретения является расширение динамического диапазона синфазных входных напряжений и повышение чувствительности.

На чертеже представлена принципиальная схема компаратора напряжений, Компаратор напряжений содержит первый МДП-транзистор 1 с каналом и— типа, затвор которого подключен к затвору первого МДП-транзистора 2 с каналом р-типа, исток — к истоку второго МДП-транзистора 3 с каналом и -типа, затвором соединенного с затвором второго MjI!I-транзистора 4 с каналом р-типа, к истокам третьего, четвертого МДП-транзисторов 5 и 6 с каналом -типа, затворы и стоки которых перекрестно соединены между собой, и к истокам пятого, шестого и седьмого МДП-транзистора 7 — 9 с каналом и -типа, при этом истоки первого и второго МДП-транзисторов 1 и

3 с каналом -типа подключены соответственно через первый и второй элементы 10 и 11 нагрузки к шине 12 питания, а источник первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого МДП-транзисторов 1, 3, 5 — 9 с каналом q -типа подключены к общей шине 13, причем затвор первого и затвор второго MjgI-транзисторов 1 и 3 с каналом -типа подключены соответственно .к первой и второй входным шинам 14 и 15, сток седьмого

МДП-транзистора 9 с каналом ti -типа подключен к шине 12 питания через третий элемент 16 нагрузки, стоки третьего и четвертого МДП-транзисторов 5 и 6 с каналом -типа соединены соответственно с первой и второй ! выходными шинами 17 и 18.

Устройство работает следующим образом °

В общем случае ток через МДП-транзисторы 2, 10 и 4, !1 втекает в со-!

0 ответствующие узловые точки 19,и 20 и вьпекает из них через МДП-транзисторы 1, 7, 5 и 3, 8, 6, Необходимым условием работы устройства является превышение величины тока, задаваемого в узловую точку 19(20) МДП-транзисторами 2 и 10 (4 и !!), над величиной тока, отбираемого МДП-транзисторами

1 и 7 (3 и 8). Разность втекающего в узловые точки 1.9 и 20 и вытекающего из них через МДП-транзисторы 1, 7 и 3, 8 токов протекает соответственно через транзисторы 5 и 6 и вызывает на них падение напряжения, В случае равенства входных напря2 жений и идентичности соответствующих элементов устройства разность потенциалов в точках 19 и 20 равна нулю.

При появлении дифференциального входного сигнала в узловые точки 19 и 20

3G через транзисторы 2 и 4 втекает разньй по величине ток, а из узловых точек 19 и 20 через транзисторы 1 и

3 вытекает разный по величине ток, что связано с изменением крутизны этих транзисторов в соответствии с фазировкой входных сигналов. Через транзисторы 5 и 6 протекает разный по величине ток и вызывает на них соответствующее падение напряжения.

4р Возникает разность потенциалов между

ВНИИПИ Заказ 3996/39 Тираж 836

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 точками 19 и 20. В результате действия положительной обратной связи возникает лавинообразный процесс усиле—

Иия выделенной во входных каскадах дифференциальной разности напряжений, Усиленный сигнал в прямой и инверс. ной формах поступает на выходные шины—

17 и 18 устройства.

Эффект расширения динамического диапазона синфаэных входных напряжений и повышения чувствительности компаратора достигается включением во входные цепи устройства комплемен тарных пар транзисторов 1, 2 и 3,4.

В отличие от известного устройства, которое не управляется при синфазных входных напряжениях, меньших порогового напряжения транзисторов с каналом h -типа, предлагаемое устройство управляется в диапазоне синфазных входных напряжений от потенциала общей шины 13 до потенциала шины

12 питания (а теоретически и в более широком диапазоне). Расширение динамического диапазона в область меньших входных напряжений достигается благодаря управлению величиной тока, задаваемого в точки 19 и 20 транзисторами 2 и 4 с каналом,р-типа, входным напряжением, меньшим по величине порогового напряжения транзистора с каналом и -типа.

Чувствительность компаратора определяется коэффициентом усиления входных каскадов устройства, в которых выделяется дифференциальная разность входных сигналов, поступающих на входные шины 14 и 15, Входной каскад в известном устройстве представляет собой транзистор с каналом л— типа и элементом нагрузки в цепи стока. Коэффициент усиления такого усилителя принципиально низок и не превышает 10.

Входной же каскад предлагаемого устройства представляет собой комплементарную пару транзисторов, Коэффициент усиления такого каскада обычно составляет сотни — тисячи единиц.

Такое значительное повышение чувствительности компаратора наблюдается в диапазоне синфазных входных напряжений, при которых одновременно управляются оба транзистора 1(3) с

2 > 1 14 9 4 каналом > ° - типа и 2 (4) с каналом ртипа входим Го каскада. Этот диапазон составляет разность между напряжением ппшы 12 питания и суммой пороговых напряжений транзисторов с каналами п — и р-типа. формула и з о б р е т е н и я

Компаратор напряжения, содержащий первый и второй МДП-транзисторы с каналом, -типа, стоки которых через соответствующие первый и второй элементы. нагрузки соединены с шиной питания, их истоки — с общей шиной, а затворы — с соответствующими входными шинами компаратора, третий и четвертый МДП-транзисторы с каналом типа, истоки которых связаны с общей

2б шиной, а затворы и стоки соединены перекрестно между собой, пятый МДПтранзистор с каналом л -типа, Сток которого соединен со стоками первого, третьего МДП-транзисторов с каналом

25 типа и первой выходной шиной, шестой МДП-транзистор с каналом -типа, сток которого соединен со стоками второго, четвертого МДП-транзисторов с каналом -типа и второй выходной

3О шинОи истОк с НсТОКОМ пятОГО МДП транзистора с каналом л -типа и с общей шиной, а затворы пятого и шестого МДП-транзистора с каналом д -типа объединены и соединены с затвором

35 и стоком седьмого МДП-транзистора с каналом -типа, истоком подключенного непосредственно к общей шине и через третий элемент нагрузки — к шине питания., о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения за счет увеличения динамического диапазона синфазньж входных напряжений и повышения чувствительности компаратора, в него вве- дены первый и второй МДП-транзисторы с каналом P -типа, затворы которых соединены с соответствующими входными шинами, а истоки — с шиной питания., сток первого МДП-транзистора с каналом Р .-типа соединен со стоком первого МДП-транзистора с каналом е.— типа, а сток второго МДП-транзистора с каналом P -типа соединен со стоком второго МДП-транзистора с каналом -типа,