Двухпороговый компаратор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 70757 А1

1511 4 Н 03 К 5/24; С 05 В 1/01

ВСЕСОМ}ЗН4Я

113 „,13 WE iiH!J ir 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4108347/24-21 (22) 25.08.86 (46) 30.01.88 Бюл. Н 4 (72) А.Д.Широков (53) 621.374.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М - 1200715, кл. G 05 В 1/01,01.06.86. (54) ДВУХПОРОГОВЫЙ КОМПАРАТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для контроля величины напряжения постоянного тока. Цель изобретения расширение функциональных возможностей — достигается путем придания компаратору свойств динамического звена, например дифференцирующего,интегрирующего и т.д. Двухпороговый компаратор содержит два операционных усилителя 1 и 2, источник 5 входного напряжения, диоды 6.10 и 22. стабили троны 7 и 11, первую 9 и вторую 13 цепи обратной связи, транзисторы 15, 19 и 20, источник 16 опорнбго напряжения, резисторы, показанные на чертеже. Использование компаратора, например, в канале преобразования температуры сокращает количество используемого оборудования и повышает соответственно надежность за счет исключения дифференцирующего каскада, который необходим для компенсации инерционности термопары. 2 ил.

1370757

Изобретение относится к импульсной технике и может быть испольэовано для контроля величины напряжения постоянного тока.

Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей путем придания компаратору свойств динамического звена (дифференцирующего, интегрирующего и т.д.).

На фиг.1 представлена принципиальная схема двухканального компаратора; на фиг.2 — примеры выполнения цепей обратных связей; на фиг.3 — статические характеристики усилителя; на фиг.4 — эпюры напряжений двухпорогового компаратора.

Двухпороговый компаратор, содержащий два операционных усилителя 1 и 2, инвертирующий вход первого иэ которых подключен к первому выводу первого резистора 3, а его выход — к первому выводу второго резистора 4, неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 подключен к источнику 5 входного напряжения, выход

1первого операционного усилителя 1 через включенные последовательно первый диод 6, первый стабилитрон 7 и третий резистор 8 подключен к неинвертирующему входу второго оперционного усилителя 2, а вывод первого стабилитрона 7, соединенного с выводом третьего резистора 8, подключен через первую цепь 9 обратной связи к инвертирующему входу первого операционного усилителя 1, выход которого через последвательно соединенные второй диод 10, второй стабилитрон 11 и четвертый резистор 12 подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя 2, а вывод второго стабилитрона 11, соединенного с выводом четвертого резистора, подключен через вторую цепь 13 обратной связи к инвертирующему входу первого операционного усилителя 1, выход которого через пятый резистор 14 подключен к базе первого транзистора 15, источник 16 опорного напряжения подключен через шестой резистор 17 к инвертирующему входу второго операционного усилителя 2, выход которого через седьмой резистор 18 подключен к базе второго транзистора 19 и к коллектору первого транзистора 15, а база третьего транзистора 20 через восьмой резистор 21 подключена к выходу второго операционного усилите5

55 ля 2 и через третий диод 22 подсоединена к второму выводу второго резистора 4, эмиттеры всех транзисторов и второй вывод первого резистора 3 подключены к шине нулевого потенциала, а коллекторы второго и третьего транзисторов 19 и 20 через соответственно девятый и десятый нагрузочные резисторы 23 и 24 подключены к Мине источника питания.

Компаратор работает следующим образом.

Рассмотрим сначала работу операционного усилителя 1, охваченного цепями 9 и 13 отрицательной обратной связи. Статические характеристики усилителя, показанные на эпюрах фиг.3, справедливы для резистивной обратной связи, а также для обратных связей, примеры выполнения которых показаны на фиг.2а,в, r, иэ которых видно, что напряжение на выходе операционного усилителя 1 (точка б) скачком изменяется от -U до +U„ (U равняется сумме напряжений: напряжения пробоя стабилитрона 7 и 11 и напряжения открытого диода 6 и 10 при прохождении входного сигнала через нуль). Напряжение в точке а(в) равно нулю при отрицательных (положительных) входных сигналах и линейно изменяется при положительных (отрицательных) входных сигналах. Динамические характеристики, определяемые обратными связями 9 и 13, рассмотрим на примере использования обратных связей, выполненных в соответствии с фиг.2б, т.е. на примере интегрирующего звена.

На фиг.4 изображены эпюры напряжений при подаче на вход постоянного сигнала (фиг.4а) и импульсного (фиг.4б), из которых видно, что на выходе в точке а напряжение изменяет. ся во времени в соответствии с интегралом входного напряжения. При использовании обратных связей (фиг.2а, в,г) получаем соответственно инерционное, "идеальное" и неидеальное дифференцирующие звенья. Заметим,что и в этом случае напряжение в точке б изменяется скачком в момент появления напряжения в точках а или в.

Операционный усилитель 2 работает в режиме компаратора, при необходимости для создания петли гистерезиса можно включить резистор между выходом и неинвертирующим входом усилителя (не показан). Неинвертирующий

1370757

Формула изобретения

Двухпороговый компаратор, содержащий два операционных усилителя, четыре резистора, инвертирующий вход первого операционного усилителя подключен к первому выводу первого резистора, а его выход — к первому выводу второго резистора и источник входного напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью расширения функ. циональных возможностей путем придания компаратору свойств динамического звена, в него введены три транзистора, три диода, два стабилитрона, две цепи обратной связи и шесть резисторов, неинвертирующий вход первого операционного усилителя подключен к источнику входного напряжения, выход первого операционного усилителя через включенные последовательно первый диод, первый стабилитрон и третий резистор подключены к неннвертирующему входу второго операционного усилителя, вывод первого стабилитрона, соединенного с выводом третьего резистора, подключен через первую цепь обратной связи к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход которого через последовательно соединенные второй диод, второй стабилитрон и четвертый резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, а вывод второго стабилитрона, соединенного с выводом четвертого резистора, подключен через вторую цепь обратной связи к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход которого через пятый резистор подключен к базе первого транзистора, источник опорного напряжения подключен через шестой резистор к инвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого через седьмой резистор подключен к базе второго транзистора и коллектору первого транзистора, а база третьего транзистора через восьмой резистор соединена с выходом второго операционного усилителя и через третий диод подсоединена к . второму выводу второго резистора, причем эмиттеры всех транзисторов и второй вывод первого резистора подключены к шине нулевого потенциала, коллекторы второго и третьего транзисторов через соответственно девятый идесятый нагруэочные резисторы подключены к шине источника питания.

35 вход усилителя 2 подключен к точке а, имеющей только положительное напряжение, а инвертирующий вход — в точ— ке В, имеющей только отрицательное напряжение. Усилитель 2 срабатывает при достижении заданного уровня, определяемого опорным напряжением источника в любой из точек а или в т.е. усилитель 2 срабатывает независимо от того, где появилось требуемое напряжение — в точке а или в точке в. При срабатывании усилителя 2, т.е. при появлении на его выходе положительного напряжения, тран-15 зисторы 19 и 20 подготовлены для открытия. Однако открыться может только один из них, в зависимости от полярности напряжения в точке б. При отрицательной полярности напряжения в точке б транзистор 4 закрыт и не препятствует открытию транзистора 19, диод 22 при этом открыт и к управляющему переходу транзистора 20 приложено отрицательное запирающее напря- 25 жение (это обеспечивается выбором величины резисторов 4 и 21). При по ложительной полярности транзистор 15 открывается и шунтирует управляющий переход транзистора 19, который

30 закрывается, диод 22 в данном случае закрыт, а транзистор 20 открыт. ТаКим образом. при положительных входных сигналах (V „) включаются транзистор 20 и соответственно нагрузка 24 (R„,), при отрицательных транзистор 19 и нагрузка (Rq,) 23.

Как следует из приведенного описания, предлагаемый двухпороговый компаратор обеспечивает подключение 40 нагрузок Rv и Кн при достижении входным напряжением заданных пороговых значений, при этом он обладает заданными динамическими характеристиками, а именно инеРционными, интег- 45 рирующими и дифференцирующими свойствами, т.е. срабатывание компаратора определяется не только величиной входного сигнала, но и другими его характеристиками, например ско50 ростью нарастания, средним значением, временем действия и т.д., т.е. исполь эование такого компаратора, например, в канале преобразования температуры, сокращает количество оборудования и повышает соответственно надежность за счет исключения дифференцирующего каскада, который необходим для компенсации инерционности термопары.

) 370757

Фиг.1

13707 57

Составитель Н.Маркин

Техред И.Попович Корректор С.Черни

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 427/54

Тирам 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного кометета СССР по делам изобретений ц открытий

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

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