Стробируемый компаратор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях для совместной работы аналоговых и цифровых вычислительных машин Цель - повышение быстродействия Стробируемый компаратор содержит входной дифференциальный усилитель 1 на транзисторах 2 и 3, первый дифференциальный усилитель 4 строба на транзисторах 5 и 6, второй дифференциальный усилитель 7 строба на транзисторах 8 и 9, первый источник 10 тока, второй источник 11 тока, отрицательную шину 12 Питания, первый дополнительный дифференциальный усилитель 13 на транзисторах 14 и 15, второй дополнительный дифференциальный усилитель 13 на транзисторах 17 и 18. первый нагрузочный резистор 21 и второй нагрузочный резистор 22, соединенные с положительной шиной 23 питания, первую 24 и вторую 25 входные шины шины 26 и 27 стробирования стабилизаторы 19 и 20 напряжения До появления пробирующего сигнала компаратор находится в уравновешенном состоянии, при этом напряжения на его выходах поддерживаются близкими . независимо от входных сигналов. При появлении стробирующего сигнала компаратор быстро переходит в состояние, определяемое входными гигнэлами в момент стробирования и продолжает сохракять это состояние в течение действия строба Так как уровни на выходах компаратора приходят в. требуемое состояние, он обладает большим быстродействием . 2 зяф-лы. 2 ил.

(19) ЯЦ (11) 1839278 Al (91) 9 НОЗАТО 24 О О%К Ц01

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК т

OIIHCAHHE ИЗОКРКтКНН "." -К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 473ф213/21 (22) 11.07.89 (46) 30.12.93 Бюл. Nu 48-47 (71) Конструкторское бюро измеритепьной техники

"Иртыш" (72) Гаськов АП. (54) СТРОБИРУЕМЫЙ KOMllAPATGP (57) Изобретение относится к импупьсной технике и может быть использовано в аналого — цифровых преобразователях дпя совместной работы аналоговых и цифровых вычислительных машин Цель— повышение быстродействия. Стробируемый компаратор содержит входной дифференциальный усилитель 1 на транзисторах 2 и 3, первый дифференциальный усилитель 4 строба на транзисторах 5 и 6, второй дифференциальный усипитепь 7 строба на транзисторах 8 и 9, первый источник 10 тока, второй источник 11 тока, отрицательную шину 12 т)итания, первый допопнитепьный дифференциальный усилитель 13 на транзисторах 14 и 15, второй дополнительный дифференциальный усипитепь 13 на транзисторах 17 и 18, первый нагрузочный резистор

21 и второй нагрузочный резистор 22, соединенные с положительной шиной 23 питания, первую 24 и вторую 25 входные шины, шины 26 и 27 стробирования, стабипизаторы 19 и 20 напряжения До появления стробирующего сигнапа компаратор находится в уравновешенном состоянии, при этом напряжения на его выходах поддерживаются близкими независимо от входных сигналов. При появлении стробирующего (.игнала компаратор быстро переходит в состояние, определяемое входными "..игналами в момент стробирования и продопжает лхранять это состояние в течение действия строба Так как уровни на выходах компаратора приходят. в требуемое состояние, он обладает большим быстродействием. 2 зл.ф-лы, 2 ип.

1839278

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам для сравнения напряжений, и может быть использовано в аналогово-цифровых преобразователях для совместной работы аналоговых и цифровых вычислительных машин и в цифровых измерительных приборах.

Цевью изобретения является повышение быстродействия эа счет уменьшения задержки стробирования для перезаряда паразитных емкостей.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема компаратора; на фиг. 2- схема стабилизатора напряжения.

Стробируемый компаратор содержит входной дифференциальный усилитель 1 на транзисторах 2 и 3, первый дифференциальный усилитель 4 строба на транзисторах 5 и

6, второй дифференциальный усилитель 7 строба на транзисторах 8 и 9, первый источник 10 тока и второй источник 11 тока, соединенные с отрицательной шиной 12 питания, первый дополнительный дифференциальный усилитель 13 на транзисторах

14 и 15, второй дополнительный дифференциальный усилитель 16, собранный на транзисторах 17 и 18, первый стабилизатор 19 напряжения, второй стабилизатор 20 напряжения, первый нагрузочный резистор 21 и второй нагрузочный резистор 22, соединенные с положительной шиной 23 питания, первую входную. шину 24, вторую входную шину 25, первую входную шину 26 стробирования и вторую входную шину 27 стробирования. Стабилизаторы напряжения 19 и

20 содержат транзистор 28, база которого подключена к коллектору через диод 29 и к источнику 30 тока. Коллекторы транзисторов 2 и 3 входного дифференциального усилителя 1 соединены с базами транзисторов

14 и 15 первого дополнительного дифференциального усилителя 13 соответственно, эмиттеры транзисторов первого 13 и второго 16 дополнительных дифференциальных усилителей соединены с коллекторами транзисторов 6 и 5 первого дифференциального усилителя 4 строба соответственно, эмиттеры транзисторов первого дифференциального усилителя 4 строба подключены к второму источнику 11 тока, Базы транзисторов 17 и 18 второго дополнительного дифференциального усилителя 16 подключены к своим коллекторам через соответствующие стабилизаторы 19 и 20 напряжения и к базам транзисторов 14 и 15 первого дополнительного дифференциального усилителя 13, коллекторы транзисторов 17 и 18 соединены с первым и вторым нагруэочными резисторами 21 и 22 и с коллекторами транзисторов 15 и 14 первого дополнительного дифференциального усилителя 13 соответственно. Змиттеры транзисторов 8 и 9 второго дифференциального усилителя 7 строба подсоединены к первому источнику

10 тока, базы соединены с базами транзисторов 5 и 6 первого дифференциального усилителя 4 строба соответственно, à Kollлектор транзистора 8 второго дифференци10 ального усилителя 7 строба соединен с эмиттерами транзисторов 2 и 3 входного дифференциального усилителя 1.

Компаратор работает следующим образом;

15 До момента стробирования на базы транзисторов 8 и 5 через входную шину 26 стробирования подается сигнал выше уровнем, чем на базы транзисторов 6 и 9 через входную шину 27 стробирования. Таким об20 разом, ток источников 10 и 11 тока протекает через транзисторы 5 и 8 соответственно, а следовательно, через входной дифференциальный усилитель 1 и через второй дополнительный дифференциальный усилитель

16. При подаче одинаковых напряжений на базы транзисторов 2 и 3 через входные шины 24 и 25 соответственно ток источника 10 тока разделяется между этими транзисторамй поровну. Распределение тока источника

3о 11.между транзисторами 17 и 18 также одинаковое. Например, если через транзистор

17 протекает больший ток, чем через транзистор 18, то падение напряжения на резисторе 21 больше, чем падение напряжения на резисторе 22, Разница напряжения между резисторами 21 и 22 передается через стабилизаторы 19 и 20 напряжений на базы транзисторов 17 и 18. Стабилизаторы f9 и

20 напряжения имеют одинаковые параметры и стабилизируют напряжения между баэами и коллекторами транзисторов 17 и 18 соответственно, Напряжение на базе транзистора 18 выше, чем на базе транзистора

17, что ведет к увеличению тока через транзистор 18 и уменьшению тока через транэистор 17. Процесс происходит до тех пор, пока токи через транзисторы 17 и 18 не сравня ются.

Если сигнал на базе транзистора 2 становится больше, чем на базе транзистора 3, ток через этот транзистор становится больше, что ведет к увеличению падения напряжения на резисторе 21 и уменьшению падения напряжения на резисторе 22. Следовательноо, ток через транзистор 18 увеличивается, а ток через транзистор 17 уменьшается. Это ведет к уменьшению падения напряжения на резисторе 21 и увеличению падения напряжения на резисторе

1839278

45 (56) Мелешко Е.А. Наносекундная электроника в эксперимента lbHQA физике.— M„

Энергоатомиздат, 1987, с. 176, рис. 6.2..50

22, т.е. происходит стабилизация напряжений на резисторах нагрузки.

Приращение напряжения на резисторе

21 определяется по формуле

@21 R (12 17) (1) где R — сопротивление резистора 21;

112 — приращение тока транзистора 2; !

17 — приращение тока транзистора 17.

Изменение напряжения на базетранзистора 17 определяется по формуле

Об17 Ur21 + 019, (2) где Оа1 — приращенйе напряжения на резисторе 21;

U1g — изменение напряжения на стабилизаторе 19 напряжения эа счет его внутреннего сопротивления.

Из симметрии схемы следует, что приращение напряжения на базе транзистора

18 такое же по величине, но обратное по знаку, следовательно, напряжение на эмиттерах транзисторов 17 и 18 неизменно и изменение тока через транзистор 17 определяется только за счет Об17 по формуле

117 = — S U617,, (3) где S — крутизна транзистора 17.

Иэ формул (1) — (3) следует

0г21 = (2 + S Ulg)(1/R21+ S).

Иэ формулы следует, что при увеличении сопротивления R21 приращение напряжения на нагрузке уменьшается и при S» 1/R21 становится равным

0 г21 = 2/$ + U 19. . Из симметрии схемы следует, что приращение напряжения на резисторе 22такое же по величине, но обратное по знаку.

Величина приращения напряжения на стабилизаторах 19 и 20 напряжения определяется схемой стабилизатора и может быть пренебрежимо малой по сравнению с I2/$.

Таким образом, учитывая что приращение напряжения на нагрузке у прототипа пропорционально сопротивлению нагрузки, можно сделать выводом то, что в предлагаемом компараторе оно значительно меньше.

При подаче строба на компаратор таким образом, что потенциал на базе транэистоФормула изобретения

1. СТРОБИРУЕМЫЙ КОМПАРАТОР, содержащий первый и второй дополнительные дифференциальные усилители, первый и второй нагрузочные резисторы, первый и второй источники тока, первый дифференциальный усилитель строба, входной дифференциальный усилитель, коллекторы

40 ров 9 и 6 становится больше потенциала на базе транз,;сторов 8 и 5, происходит переключение тока. Ток источников 10 и 11 начинает протекать через транзисторы 6 и 9 соответственно, а следовательно, через первый дополнительный дифференциальный усилитиель 13. В первый момент переключения токи через транзисторы 14 и 15 распределяются так же, как и токи через транзисторы 17 и 18 соответственно, так как их базы попарно соединены. Когда входной сигнал на базе транзистора 2 больше, чем на базе транзистора 3, ток через транзистор

14 меньше, чем ток через транзистор 15. Ток первого источника 10 тока переключен вторым дифференциальным усилителем от входного дифференциального усилителя I к первому дополнительному дифференциальному усилителю 13. Увеличение тока через дифференциальный усилитель 13 эа счет тока источника 10 приводит к дополнительному увеличению быстродействия компаратора за счет того, что паразитные емкости перезаряжаются большим током.

Увеличение тока через нагрузочный резистор 21 и уменьшение тока через нагрузочный резистор 22 приводит соответственнд к понижению потенциала на базе транзистора 14 и увеличению на базе транзистора 15, Это приводит к дальнейшему увеличению тока через транзистор 15 и уменьшению тока через транзистор 14. Возникает триггер- . ный эффект, и результат сравнения запоминается на время действия строба.

Таким образом, при изменении лаправления разности входных потенциалов не нужна большая задержка стробирования для перезаряда паразитных емкостей, за счет этого увеличивается быстродействие.

Быстродействие также увеличивается за счет уменьшения времени срабатывания положительной связи, так как она проходит через меньшее количество каскадаь. первого и второго транзисторов которого, соединены с базами первого и второго транзисторов первого дополнительного дифференциального усилителя соответственно, эмиттеры транзисторов первого и второго дополнительных дифференциальных усилителей соединены с коллекторами второго и первого транзисторал первого дифференциального усилителя с lðoáà со1839278

Составитель Н.Маркин

Техред М.Моргентал

Корректор М.Самборская

Редактор Т,Юрчикова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3408

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп. Г,пл;:, :> н.! ответственно, эмиттеры транзисторов первого дифференциального усилителя строба подключены к первому источнику тока, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в компаратор дополни- 5 тельно введены второй дифференциальный усилитель строба, первый и второй стабилизаторы напряжения. причем базы первого и второго транзисторов второго дополнительного дифференциального уси- 10 лителя подключены к своим коллекторам через соответствующие стабилизаторы напряжения и к базам первого и второго транзистора первого дополнительного дифференциального усилителя, коллекто15 ры первого и второго транзисторов второго дополнительного дифференциального усилителя соединены с первым и вторым нагрузочными резисторами и с коллектора- 20 ми второго и первого транзисторов первого дополнительного дифференциального усилителя соответственно, эмиттеры транзисторов второго дифференциального уси-, лителя строба подсоединены к второму источнику тока. базы первого и второго транзисторов второго дифференциального усилителя строба соединены с базами первого и второго транзисторов первого дифференциального усилителя строба соответственно, коллектор первого транзистора второго дифференциального усилителя строба соединен с эмиттерами транзисторов входного дифференциального усилителя.

2. Компаратор по п.1, отличающийся тем, что коллектор второго транзистора второго дифференциального усилителя строба соединен с коллектором второго транзистора первого дифференциального усилителя строба.

3. Компаратор по п.1, отличающийся тем, что стабилизатор напряжения содержит диод, транзистор и источник тока, причем база транзистора подключена к коллектору через диод и к источнику тока.