Прецизионное пороговое устройство

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматических системах управления. Цель изобретения - повышение надежности устройства при его питании от одного источника напряжения - достигается за счет исключения влияния переходных процессов. Для этого в прецизионное пороговое устройство дополнительно введены первый 6 и второй 7 формирователи импульсов, выполненные на диодах 25 и 28, конденсаторах 23 и 26 и резисторах 24 и 27. Устройство также содержит два компаратора 8 и 16, диоды и резисторы. При этом резисторы 19 и 20 и диод 21 образуют цепь положительной обратной связи компаратора 16. Резисторы 12,13 и диод 14 образуют цепь положительной обратной связи компоратора 8. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 H 03 К 5/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

Г)РИ AEHT СССР (46) 07.04.90. Бюл. Р 13 (21) 4156788/24-21 (22) 04 .!2.86 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) Л. Т. Свиридов и А. В. Семирякин (53) 621.374.33(088.8) (56) У. Титце и др. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1983, с. 291-293, рис. !7.36. (54) ПРЕЦИЗИОННОЕ ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматических системах управ- ления, Цель изобретения — поньппение надежности устройстна при его пита1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматических системах управления;

Целью изобретения является повышение надежности при его питании от одного источника напряжения за счет исключения влияния переходных процессов.

На фиг. 1 представлена схема прецизионного порогового устройства; на фиг. 2 даны em передаточные характеристики.

Прецизионное пороговое устройство содержит нходную шину 1, выходную шину 2, дополнительную выходную шину

3, неинвертирующий пороговый элемент

4, инвертирующий пороговый элемент

5, первый и второй формирователи 6, 7 импульсов, первый компаратор 8 со стробирующим входом 9, первый и вто3-89

„„SU„„1454218 А1 нии от одного источника напряжениядостигается за счет исключения влияния переходных процессов. Для этого в прецизионное пороговое устройство дополнительно введены первый 6 и второй 7 формирователи импульсов, выполненные на диодах 25 и 28, конденсаторах 23 и 26 и резисторах 24 и 27. Устройство также содержит два компаратора 8 и !6, диоды и резисторы. При этом резисторы 19 H 20 и диод 21 образуют цепь положительной обратной связи компаратора 16. Резисторы 12, 13 и диод 14 образуют цепь положительной обратной связи компаратора 8. 2 ил.

> рой резисторы, третий и четвертый резисторы ) О, I I, 12, 13, перный диод

14, пятый резистор 15, второй компаратор 16 со стробирующим входом 17, шестой, седьмой и восьмой резисторы

18, 19, 20, второй диод 2), девятый резистор 22, первьп конденсатор 23, десятый резистор 24, третий диод 25, второй конденсатор 26, одиннадцатый резистор 27, четнертьп» диод 28, при этом неинвертирующий вход первого и иннертирующнй нход второго пороговых элементов 4, 5 соединены с входной шиной 1, а к другим входам пороговых . элементов 4, 5 подключены источникинапряжений, выполненные на резисторах

10, 1), 18, 19, при этом выход первого порогового элемента 4 через перньп формиронатель 6 импульсов подсо-. единен к стробирующему входу 17 второго порогового элемента 5, выход ко1454218 к и

R te 11

Eåï и Eï где .Е „ - величина напряжения источ- 35 ника питания пороговых .элементов;

Ж - и R - величины сопротивлений ре10 « зисторов 10 и 11.

Вследствие этого при величине напрнжения на неинвертирующем входе

«сомпаратора 8, меньшей Е», величина выходного напряжения йороговс1го элемента 4 соответствует низкому граничному уровню ("лог. 0") . .Следует, Отметить, что величину опорного наПряжения Е щ, „необходимо выбирать

:из условия (2) 50

Ео< м Е Оф -о ики

+ где Е д

- величина напряжения отсечки прямой ветви вольт; амперной характеристики диода в цепи положительной обратной связи (ПОС) компаратора;

Е „, „ - величина уровня "лог. 0" компаратора. торого подключен через второй формирователь 7 импульсов к стробирующему входу 9 первого порогового элемента

4, а выходы пороговых элементов соединены с выходной и дополнительной

1пиной 2, 3.

Резисторы 19, 20 и диод 2! обраэу10т цепь положительной обратной связи торого компаратора 16, а резисторы

12, 13 и диод 14 образуют цепь полоительной обратной связи первого комаратора 8, Устройство работает следующим образом.. 15

Рассмотрим принцип действия собстенно неиивертирующего 4 и инвертиру- его 5 пороговых элементов, .считая, то формирователи 6 и 7 импульсов тключены от выходов укаэанных порЬ1"овых элементов 4, 5, а на стробиру1ощие входы 9 и 17 компараторов 8 и l6 подан высокий уровень ("лог. l".)

° ° апряжейия относительно общей шины стройства. 25

Величина опорного напряжения на вертирующем входе компаратора 8 удет равна (входньвчи токами компаpampa пренебрегаем ввиду их малости) 3G

Это необходимо для того, чтобы свести к минимуму влияние нестабильностей напряжений EOA r Е, „иа величину уровня включения порогового элемента 4 при всех условиях эксплуатации устройства (температура окружающей среды, старение элементов и т,п.).

По достижении входным напряжением величины Е „ = E » + Е, „„„ величина напряжения на неинвертирующем входе компаратора 8 определяется выражением

R13 н Eer R P (Е "+ 2 13 2 (3) Е... — - -- >

R +К,» где R,, К, - величины сопротивлений резисторов 12, 13 и при вытюлнении условия Е „= Е, = Е „„прои- эойдет включение порогового элемента

4. При этом на выходе компаратора 8 устанавливается уровень "лог. l ", вследствие чего диод 14 закрывается н цепь 110С компаратора 8 отключаетсн.

В результате этого величина напряжения на неинвертирующем входе компаратора 8 скачком увеличится до значения Е „„Е „. Теперь выключение порогового элемента 4, (установление на его выходе уровня "лог . 0" ) возможно лишь при уменьшении величи- ны напряжения на неиквертирующем входе компаратора 8 до значения Е

= E „= Е „. При этом компаратор 8 охватывается ПОС и далее цикл работы порогового элемента 4 повторяется.

Описанная выше работа порогового элемента 4 иллюстрируется его передаточной характеристикой, приведенной на фнг. 2 а.

Вследствие того, что выходной сигнал от первичного преобраэователя поступает непосредственно на инвертирующий вход компаратора 16, то при его величине, равной нулю, величина выходного напряжения порогового элемента 5 соответствует уровню "лог. II".

При этом диод 21 в цепи ПОС комнаратора 16 закрыт и, следовательно, величина опорного напряжения на неинвертирующем входе компаратора 16 будет равна

Евп к

145421 8

50 где R, В, — величины со?тротивлений резисторов 18, ?9.

IIo достижении входным сигналом величины E»?Ä = E о„„происходит выключение порогового элемента 5. При этом на выходе компаратора 16 устанавливается уровень "лог. 0", вследствие че..о диод 2? открывается и компаратор !6 охватывается ПОС. В результате этого величина опорного напряжения на неинвертирующем входе компаратора 16 скачком уменьшится до значения

1 R13

Eo,í ° E +Е (Е оВ +.

»В+ 13

К»2 нкн ) р?

19 20

Теперь включение порогового элемента 5 (установление на его выходе уровня "лог. 1") возможно лишь при уменьшении величины входного сигнала да значения Е „= E „. 1!ри этом от компаратора 16 отключается ПОС и далее цикл работы ПЭ 5 повторяется.

Описанная выше работа порогового элемента 5 иллюстрируется его передаточ= ной характеристикой, приведенной на фиг. 2 б.

Рассмотрим теперь принцип действия предлагаемого прецизионного порогового устройства с учетом работы формирователей импульсов 6 и 7. По аналогии с предыдущим, при величине входного сигнала от первичного преобразователя, равной нулю, величина выходного напряжения на выходной шине 2 устройства соответствует уровню

"лог..0", а на выходной шине 3— уровню "лог. 1". При достижении величиной входного сигнала знацения

Е sx = Eon н1 где E on.н определяется иэ (4), происходит выключение порогового элемента 5, вследствие чего на входе второго формирователя импульсов 7 и выходнои шине 3 устройства изменяется уровень напряжения с "лог. )" "на "лог. 0". В результате этого на вьжоде формирователя импульсов 7 возникает отрицательный импульс напряжения с уровнем "лог.

0", который прикладывается к стробирующему входу 9, компаратора 8, вследствие чего уровень напряжения на выходе компаратора 8, а следовательно, и на выходной шине 2 устройства изменится с "лог. 0" на "лог.

1", независимо от соотношения вели5

25 чин напряжен»»й на неинверт»»рующем и инвертирующем входах компаратора 8 во время действия стробирующего импульса. В этом случае, как бьло показано выше, компаратор ?6 охватывается ПОС, а от компаратора 8 ПОС отключается. После окончания действия стробирующего импульса последующее переключение устройства может произойти лишь при уменьшении величины входного сигнала до значения Е z

= Е,„ „, где Ео, „ определяется из (1).

При этом на выходной шине 2 устройства изменится уровень напряжения с лог На лог О в По аналогии с изложенным выше отрицательный импульс с выхода формирователя импульсов 6 установит (при помощи стробирующего входа ? 7 ИКН ?6) на выход»ой шине 3 устройства уровень "лог. !" и далее цикл работы устройства будет повторяться. Описанная вьппе работа предлагаемого прецизионного порогового устройства иллюстрируется его передаточньВ»и характеристиками, приведенными на фиг. 2 в (для выхода 2) и на фиг. 2 г (для выхода 3) .

Как следует из фиг. 2 в и 2 r ширина гистерезиса передаточных характеристик устройства определяется выражением

dE=E -E ..==В: ..(— — ——

one оп и R + В

13 б

) (6}

В »о + В,„

Как следует из (6), стабильность уровней перекл»очения устройства не зависит от граничных уровней вьжодных напряжений пороговых элементов

4 и 5. Учитывая, что цепи опорных напряжений и первичный преобразователь питаются от одного и того же источника питания Е устройства, то стабильность уровней срабатывания не зависит также и от нестабильности величины Е „. Следовательно, при применении в качестве резисторов 10, 11, 18 н ?9 прецизионных резисторов, уровни включения и отключения устройст= ва будут прецизионными, Следует отметить, что для обеспе-. чения надежной работы устройства не обходимо выбирать при его проектироI I ван»»и уровни E o„, „ » E,„°, так, чтобы разности Е ы.н Е oо и " - on н on.n (см. фиг. 2) были бы больше величины

Фо рмула изобретения а

° Ф \

1 аут

Составитель Н. Маркин

Редактор Л. Лашкова Техред Л.Олийнык Корректор Л. eHõî

Заказ 1690 Тираж 664 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

-Производственно-издательский комбинат "Натент", г. ужгород, pit Гагарина, 1 01

14542

Напряжения смещения нуля для выбранного типа компаратора во всех условиях их эксплуатации.

Прецизионное пороговое устройство, одержащее входную шину, выходную у, первый и второй пороговые эпеенты„ при этЬм неинвертирующий вход ервого и инвертирующий вход второго роговых элементов соединены с входой шиной, а к другим входам порогоых элементов подключены источники порного напряжения, о т л и ч а щ е е с я "ЫМ, что, с целью повыения надежности рабогы устройства ри его питании от одного источника напряжения, дополнительно введены первый и второй формирователи импуль» сов, а. пороговые элементы выполнены соответственно по схемам неинвертирунцего и инвартирующего триггеров

Шмитта на интегральных компараторах напряжения со стробирующнми входами и диодами в цепях положительной обратной связи, причем выход первого порогового элемента подключен через первый формирователь импульсов к стробирующему входу второго порогового элемента, выход которого подклочен через второй формирователь импульсов к стробирующему входу первого порогового элемента, вьмодная шина устройства подключена к вьмоду одного иэ пороговых элементов.