Компаратор нулевого уровня

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, например, в устройствах автоматики. Цель изобретения - повьппение помехозащищенности и расширение функциональных возможностей устройства. Компаратор содержит дифференциальные усилители 1 и 2, источники 4 и 5 опорного напряжения с отрицательным и положительным выходами и ключевой элемент 6 с контактами 7... 12. Введение дифференциального усилителя 3, инверторов 13 и 14, элементов И 15 и 16, элемента ИЛИ-НЕ 17, регистра 18 сдвига и счетного триггера 19 позволяет устройству комла рировать сигналы различной полярности . Помехоустойчивость предложенной схемы создается за счет образования зон защиты до момента сравнения с нулевым значением входного сигнала и после этого момента. 2 ил. с Ф Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИК (191 (111 (5D 4 С 01 R 19!165

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3963067/24-21 (22) 14.10.85 (46) 07.09.87. Бюл. 11- 33 (72) Г.С.Власов и Ю.А.Князев (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1056067, кл. Г 01 R 19/165, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1064218, кл. G 01 R 19/165, 1980. (54) КОМПАРАТОР НУЛЕВОГО УРОВНЯ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, например, в устройствах автоматики. Цель изобретения— повышение помехозащищенности и расширение функциональных возможностей устройства. Компаратор содержит дифференциальные усилители 1 и 2, источники 4 и 5 опорного напряжения с отрицательным и положительным выходами и ключевой элемент 6 с контактами

7.. ° 12. Введение дифференциального усилителя 3, инверторов 13 и 14, элементов И 15 и 16, элемента ИЛИ-НЕ 17, регистра 18 сдвига и счетного триггера 19 позволяет устройству компарировать сигналы различной полярности. Помехоустойчивость предложенной схемы создается за счет образования зон защиты до момента сравнения с нулевым значением входного сигнала и после этого момента. 2 ил.

133

Изобретение относится к измерительной технике н может быть использовано в устройствах автоматики для контроля иэделий электронной техники.

Целью изобретения является повышение помехоэащищенности и расширение функциональных возможностей за счет компарирования сигнала различной по.пярности.

На фиг.1 изображена функциональная схема компаратора; на фиг.2 — графики напряжений на входе компаратора и опорные напряжения, формируемые элементами компаратора.

Компаратор нулевого уровня содержит первый, второй и третий соответственно дифференциальные усилители

1-3, источник опорного напряжения с отрицательным выходом 4 и положительным выходом 5, ключевой элемент 6 с первой парой переключающих контактов— подвижным 7 и неподвижными 8 и 9 и второй парой переключающих контактовподвижным 10 и неподвижными 11 и 12, первый инвертор 13, второй инвертор

14, соответственно первый и второй логические элементы И 15 и 16, логический элемент ИЛИ-НЕ 17, регистр 18 сдвига, счетный триггер 19, вход 20 компаратора, вход 21 запуска, вход 22 синхронизации и выход 23 компаратора.

Неинвертирующие входы дифференциальных усилителей 1 и 2 соединены с входом 20 компаратора. Инвертирующий вход первого дифференциального усилителя 1 соединен с вторым неподвижным контактом 8 первой. пары переключающих контактов, с вторым неподвижным контактом 12 второй пары переключающих контактор и с положительным .выводом 5 источника опорного напряжения. Инвертирующий вход второго дифференциального усилителя 2 соединен с объединенными входами первого неподвижного контакта 9 первой пары переключающих контактов и первого неподвижного контакта 11 второй пары и с отрицательным выводом 4 источника опорного напряжения.

Первый, второй, третий и четвертый входы первогс логического элемента

И 15 соединены соответственно с входом 21 запуска, выходом первого диф— ференциального усилителя 1, выходом дифференциального усилителя 2 и выходом дифференциального усилителя 3.

Первый, второй, третий и четвертый входы логического элемента ИЛИ-HE 17

5887 соединены соответственно с выходом первого инвертора 13, выходом первого дифференциального усилителя 1, выходом второго дифференциального усилителя 2 и выходом третьего дифференциального усилителя 3. Выход логического элемента ИЛИ-HE 17 соединен с R-входом счетного триггера 19, счетный вход которого соединен с синхронизирующим входом регистра 18 сдвига и выходом второго логического элемента И 16. R-вход регистра 18 сдвига соединен с выходом первого инвертора 13, вход которого соединен с входом 21 запуска компаратора. Выход первого логического элемента И 15 соединен с S-входом счетного триггера

19, выход которого соединен с управ20 ляющим входом ключевого элемента 6.

Выход второго инвертора 14 соединен с первым входом второго логического элемента И 16, второй и третий входы которого соединены соответственно с

25 выходом второго дифференциального усилителя 2 и входом 22 синхронизации.

Выход регистра. 18 сдвига соединен с выходом 23 компаратора.

Устройство работает следующим об30 разом.

Сигнал запуска. подается на вход 21 перед началом компарирования и уста-. навливает регистр 18 в нулевое состояние. Дифференциальные усилители

1-3 буДут находиться В ОДнОм из Двух насыщенных состояний, которые условно можно классифицировать состояниями

А, В, С, каждое из которых характеризуется двумя дискретными значения40 ми 0 и 1 . Причем положительный уровень напряжения на выходе дифференциальных усилителей удобно обозначить логической единицей ("1"), а отрицательный — нулем (н0").

В зависимости От значений состояний А, В, С, определяющих положение компарируемого сигнала относительно порогов Е„ и Е„ (Опорное напряжение на дифференциальных усилителях 1 и 2 соответственно) состояния А, В, 50

С (фиг.2, таблица) образуют событие

F определяющее режим работы компаратора нулевого уровня. Так, например, .для положения подвижных контактов ключевого элемента 6 согласно фиг.1

55 сигнал на выходе дифференциального усилителя 3 имеет отрицательный уровень, для которого состояние С=О.

Если, например, состояния А, В, С до

13358 начала процесса компарирования (до поступления сигнала "Запуск" ) соответствует верхней строке таблицы (фиг.2), то в момент поступления сигнала "Запуск", появляется на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 сигнал и поступает на R-вход установки триггера 19 в нулевое состояние, переключая тем самым ключевой элемент 6 таким образом, что 10 состояния А, В и С становятся равными: А=О, В=О, С=1. На эпюрах напряжений (фиг.2) обозначены этапы

III процесса компарирования входного сигнала с опорным сигналом, зна- 15 чение которого равно нулю. Состояние

A=0, B=O С=1 соответствует началу процесса компарирования — этап (фиг.2,б).

Для графика (фиг,2,a) этап I (А=1, 20

В=1, С=О) соответствует эпюрам напряжений от начала координат графика до момента t . Если до начала процесса компарирования состояния А=1, В=1, С=1, то при поступлении сигнала "За- 25 пуск происходит смена состояния ключевого элемента 6, устанавливая тем самым необходимый режим начала процесса компарирования в соответствии с полярностью входного сигнала. 30

Пусть компарированный сигнал 24 (фиг.2,а, этап I) приближается к порогу E . В момент t происходит смена состояния дифференциального усилителя 1, сигнал с которого, простро- З5 бированный синхросигналом, проходит через второй инвертор 14, через элемент И 16 и поступает на счетный вход триггера 19, меняя его состояние.

Триггер 19, действуя в свою очередь на управляющий вход ключевого элемента 6, меняет пороговые уровни Е д, и Е согласно изображенным на интерпт вале,-,подготавливая тем самым схему к реж" у компарирования с нуле 45 вым уровнем напряжения. Одновременно происходит запись единицы в первый разряд регистра 18, что указывает на вхождение в зону пороговых уровней.

После смены на опорных входах дифференциальных усилителей 1 и 2 значений пороговых уровней Е„и Е„в момент времени t происходит установка дифференциальных усилителей 1 и 2 в состояние, соответствующее А=1, В=1, С=1, Это состояние на этапе II (фиг.2,а) является рабочим. В таблице состояний (фиг.2) получены режимы

87

4 и переходы процесса компарирования сигнала с нулевым уровнем напряжения.

Этап II (фиг.2) является открытым интервалом компарирования сигнала с нулевым уровнем. Из-за того, что указанный интервал имеет незначительную длительность, в целом устройство обладает повышеHHOH помехозащищенностью.

После появления сигнала "Вхождение в зону" на выходе первого разряда регистра 18 в момент времени t npouc2 ходит сравнение компарируемого сигнала с нулевым уровнем напряжения. При этом дифференциальный усилитель 1 ме" няет свое состояние и сигнал с его выхода, синхронизируемый импульсами с входа 22, поступает на счетный вход триггера 19 и синхровход регистра 18.

При этом изменяется состояние ключевого элемента 6 и появляется единичный уровень на входе второго разряда регистра 18, который является выходным сигналом компаратора нулевого уровня. Так как в момент времени t происходит также смена значений пороговых уровней Еп, и Е„ на опорных входах дифференциальных усилителей 1 и 2, то на этапе III образуется зона 25 защиты компаратора от случайной помехи, способной привести к колебательному процессу, при значении входного сигнала, близком к нулевому уровню напряжения.

Для процесса, представленного эпюрами напряжений на фиr.2,6, компаратор нулевого уровня функционирует аналогичным образом, причем состояния элементов компаратора на всех этапах (I II III) процесса определены таблицей состояний, представленной на фиг.2 ° Помехоустойчивость предлагаемой схемы создается за счет образования зон 25 и 26 защиты соответственно до момента сравнения с нулевым значением входного сигнала и после этого момента.

Формула из обр ете ния

Компаратор нулевого уровня, содержащий первый и второй дифференциальные усилители, источник опорного напряжения и ключевой элемент, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и расширения функциональных возможностей за счет компарирования сигнала различной полярности, в него введены

5 133 третий дифференциальный усилитель, первый и второй инверторы, первый и второй логические элементы И, логический элемент ИЛИ-НЕ, счетный триггер и регистр сдвига, источник опорного напряжения выполнен двухполярным, а ключевой элемент выполнен с двумя парами переключающих контактов, в которых первые неподвижные контакты каждой пары имеют общий вход, причем неинвертирукицие входы первого и второго дифференциальных усилителей соединены с входом компаратора, инвертирукщий вход первого дифференциального усилителя соединен с вторыми неподвижными контактами первой и второй пары переключающих контактов и с положительным выводом источника опорного напряжения, инвертирующий вход второго дифференциального усилителя соединен с общим входом неподвижных контактов и с отрицательным выводом источника опорного напряжения, подвижный контакт первой пары переключающих контактов соединен с общей клеммой источника опорного напряжения и с, неинвертирукицим входом третьего дифференциального усилителя, инвертирукиций вход которого соединен с подвижным контактом второй пары переключающих контактов, выход первого дифференциального усилителя соединен с вторым входом первого логического

5887

6 элемента И, вторым входом логического элемента ИЛИ;НЕ и входом второго инвертора, выход второго дифференциального усилителя соединен с третьим

5 входом первого логического элемента

И, третьим входом логического элемента ИЛИ-НЕ и вторым входом второго логического элемента И, вход первого 0 инвертора, первый вход первого логического элемента И и R-вход регистра сдвига соединены с входом запуска .компаратора, выход первого инвертора соединен с первым входом логического

15 элемента ИЛИ-НЕ, выход третьего дифференциального усилителя соединен с четвертым входом первого логического элемента И, четвертым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, выход перрб вого логического элемента И соединен с S-входом счетного триггера, счетный вход которого соединен с сннхровходом регистра сдвига и выходом второго логического элемента И, выход логи25 ческого элемента ИЛИ-НЕ соединен с

К-входом счетного триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, второй разряд регистра сдвига соединен с выхо"

ЗО дом компаратора, третий вход второго логического элемента И соединен с входом синхронизации компаратора, а его второй вход соединен с выходом второго инвертора.

1335887

Составитель Б.Веремейкин

Техред В. Кадар

Редактор С.Пекарь

Корректор А.Зимокосов

Заказ 4043/38 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4