Регенераторный компаратор

 

Изобретение относится к вычислительной технике, приборостроению и средствам автоматики, может быть использовано для логического сравнения величин медленно изменяющихся сигналов и может быть применено в качестве компаратора, одновибратора и нульоргана. Целью изобретения является повышение точности устройства. Указанная цель достигается за счет того , что в нем вместо жесткой положительной обратной связи используется гибкая положительная обратная связь. Благодаря этому переходная характеристика устройства в стационарном режиме не имеет гистерезиса. 1 ил. $ со 00 ел со N5 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) SU (ii) (5ц 4 G 05 В 1/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4062025/24-24 (22) 29.04 ° 86 (46) 07.09.87. Бюл. 9 33 (72) Н.И.Антонова, С.О.Килимов, К.А.Куликов и Е.А.Смирнова (53) 62-50(088.8) (56) Алексеенко А.Г. и др. Применение прецезионных аналоговых микросхем. — M.: Радио и связь, 1985, с. 181.

Авторское свидетельство СССР

У 1037205, кл. G 05 В 1/01, 1982. (54) РЕГЕНЕРАТОРНЫЙ KOMIIAPATOP (57) Изобретение относится к вычисли-тельной технике, приборостроению и средствам автоматики, может быть использовано для логического сравнения величин медленно изменяющихся сигналов и может быть применено в качестве компаратора, одновибратора и нуль- органа. Целью изобретения является повышение точности устройства. Указанная цель достигается за счет того, что в нем вместо жесткой положительной обратной связи используется гибкая положительная обратная связь.

Благодаря этому переходная характеристика устройства в стационарном режиме не имеет гистерезиса. 1 ил.

13

Изобретение относится к вычислительной технике, приборостроению и средствам автоматики и может быть использовано для логического сравнения величин медленно изменяющихся сигналов.

Цель, изобретения — повышение точности компаратора.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема компаратора, Прецлагаемый компаратор содержит операционный усилитель 1, второй и третий резисторы 2 и 3, ключ 4, четвертый и первый резисторы 5 и 6, конденсатор 7, пятый резистор 8, общую шину 9, вход 10 и выход 11, источник 12 напряжения питания, источник 13 опорного напряжения (Е„ — величина напряжения питания).

Первый резистор 6 выполняет функции балластного элемента и имеет сопротивление Rg, второй резистор 2 выполняет функции масштабирующего элемента и имеет сопротивление Rm, третий резистор 3 выполняет функции, входного элемента и имеет сопротивление КВ, четвертый резистор 5 выполняет функции нагрузочного элемента и имеет сопротивление Re, пятый резистор выполняет функции элемента смещения и имеет сопротивление R

В качестве источника опорного напряжение может быть использован любой источник входного сигнала, т.е опорный вход компаратора может выполнять функции второго информационного входа.

В состав операционного усилителя 1 включен выходной согласующий резистор связи с ключом 4.

Ключ 4 представляет собой биполярный транзистор, база, эмиттер и коллЕктор которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выводами ключа 4, Устройство работает следующим образом.

Если положительное напряжение на входе 10 компаратора превышает опорное напряжение на выходе источника 13 опорного напряжения, то выходное напряжение операционного усилителя f имеет положительный знак, и ключ 4 вследствие действия выходного напряжения операционного усилителя t и напряжения смещения, поступающего на первый вывод ключа 4 через пятый

35924 2 резистор 8, открыт и напряжение на его третьем выводе равно нулю.

15

25

После окончания процесса включения компаратора сигнал положительной обратной связи существует еще некоторое время, определяемое постоянной времени RC-цепи, состоящей из конденсатора 7, четвертого резистора 5 и второго резистора 2. После окончания заряда конденсатора 7 цепь положительной обратной связи прерывается, и при последующем уменьшении величины напряжения на входе 10 компаратора его отключение произойдет вновь точно при равенстве входного и опорного напряжений. В этот момент начнет уменьшаться запирающее ключ 4 выходное напряжение операционного усилителя 1.

При этом начнет падать положительное напряжение на третьем выводе ключа 4, вследствие чего конденсатор 7 начнет разряжаться через открываемый ключ 4, причем к инвертирующему входу операционного усилителя 1 прикладывается отрицательное напряжение, которое способствует еще большему открыванию ключа 4, т.е. опять начинает действовать положительная обратная связь.

При этом вновь обеспечивается высо35

Заряд конденсатора 7 также равен нулю. Когда медленно изменяющееся напряжение на входе 10 компаратора достигнет величины выходного напряжения источника 13 опорного напряжения, то выходное напряжение операционного усилителя 1 начнет менять знак с плюса на минус, в результате чего ключ 4 начнет закрываться и положительное напряжение на его третьем выводе начнет возрастать. Конденсатор 7 через первый резистор 6 начнет заряжаться, подавая на инвертирующий вход операционного усилителя i положительное напряжение с выхода компаратора, т.е. действует положительная гибкая обратная связь. Следовательно, в мо— мент переключения компаратор работает в регенераторном режиме, что обеспечивает высокое быстродействие при переключении и крутой передний фронт выходного сигнала компаратора, а также отсутствие паразитных импульсных сигналов, свойственных обычному компаратору в моменты переключения при медленном изменении входного напряжежения.

3 133 кая крутизна заднего фронта и отсутствие сигнала помехи.

Таким образом, предлагаемый компаратор по сравнению с известным позволяет повысить точность сравнения двух медленно меняющихся напряжений путем исключения гистерезиса переходной характеристики компаратора в стационарном режиме, При этом сохраняется высокое качество выходного сигнала, формируемого компаратором, и отсутствуют сигналы помех в моменты переключения.

Действительно, вследствие того, что исключено влияние гистерезиса переходной характеристики данного компаратора на точность его работы, глубина положительной обратной связи может быть сделана значительно большей, чем в обычном регенераторном компараторе. Поэтому и фронты импульсов выходного напряжения получаются круче даже при самых медленных изменениях входного напряжения.

Указанное техническое преимущество достигается тем, что сигнал положительной обратной связи включает кон денсатор 7, благодаря чему влияние положительной обратной связи проявляется только в переходных режимах, а в стационарном режиме отсутствует.

Кроме того, данный компаратор обладает дополнительными функциональными возможностями, потому что может работать в режиме одновибратора. Действительно, пусть входное и опорное напряжения равны нулю. Тогда под действием сигнала смещения, поступающего на первый вывод ключа 4 через пятый резистор 8, ключ 4 открыт. При подаче на вход 10 компаратора кратковременного положительного импульса ключ 4 запрется и конденсатор 7 начнет заряжаться, удерживая компаратор во включенном состоянии до окончания заряда, после чего ключ 4 начнет открываться и конденсатор 7 будет разряжаться, обеспечивая крутой задний фронт выходного импульса.

Подобным образом обеспечивается задержка отключения компаратора, если в процессе сравнения двух напряжений после достижения равенства быстро исчезает напряжение на входе 10 компаратора, например при работе компаратора совместно с интегратором в составе генератора

Следует отметить также, что введение пятого резистора 8 в состав компаратора обеспечивает возможность его работы в режиме нуль-органа, так как напряжение смещения, открывая ключ 4, дает возможность устройству работать при нулевом опорном напря10

20 жении. .Указанные преимущества устройства позволяют существенно повысить технические характеристики аппаратуры, использующей данный компаратор, что предопределяет широкие возможности его использования в данной области техники.

Формул а и з обретения

Регенераторный компаратор, содержащий источник напряжения питания, источник опорного напряжения, первый резистор и операционный усилитель, g0 соединенный инвертирующим входом с первым выводом второго резистора, неинвертирующим входом — с первым выводом третьего резистора, а выходом — с первым выводом ключа, подключенного вторым выводом к общей шине

35 компаратора, а третьим выводом — к первому выводу четвертого резистора, соединенного вторым выводом с первым выводом пятого резистора, причем

40 второй вывод третьего резистора является информационным входом компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в нем дополнительно установлен кон45 денсатор, соединенный первой обкладкой с первым выводом второго резистора, а второй обкладкой — с первым выводом первого резистора, второй вывод которого является выходом компаратора и подключен к первому

50 выводу четвертого резистора, соединенного вторым выводом с выходом источника напряжения питания, второй вывод пятого резистора подключен к выходу операционного усилителя, а выход источника опорного напряжения соединен с вторым выводом второго резистора.

5924 пилообразного напряжения. В этом случае обычный компаратор не может обеспечить полного сброса ин-!

5 тегратора в момент достижения пилообразным напряжением максимума.

1335924

Составитель Т.Нефедова

Редактор С.Пекарь Техред В.Кадар Корректор Л.Бескид

Закаэ 4045/40 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ, Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4