Гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала

Авторы патента:

H03K5/2409 - Способы и устройства для формирования и преобразования импульсов, не отнесенных к какой-либо группе данного подкласса (схемы регенеративного действия H03K 3/00,H03K 4/00; с использованием нелинейных магнитных или диэлектрических устройств H03K 3/45)

H03K5/24 - сравнение амплитуд

G05B1/01 - Регулирующие и управляющие системы общего назначения; функциональные элементы таких систем; устройства для контроля или испытания таких систем или элементов (пневматические и гидравлические приводы или системы, действующие с помощью пневмогидравлических средств вообще F15B; вентили как таковые F16K; механические элементы конструкции G05G; чувствительные элементы /датчики/ см. в соответствующих подклассах, например в G12B, в подклассах классов G01,H01; устройства для корректирования см. в соответствующих подклассах, например H02K)

Владельцы патента RU 2712377:

Акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" (АО "РКБ "Глобус") (RU)

Изобретение относится к системам управления. Гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала состоит из первого и второго резисторов высокоомного делителя напряжения, регулируемого стабилитрона, стабилитрона, резистора питания стабилитрона, токозадающего резистора светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала, биполярного транзистора p-n-р проводимости, резистора блокировки срабатывания светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала от остаточного тока катода регулируемого стабилитрона и оптоэлектронного переключателя логического сигнала. Уровень компарирования входного напряжения задается высокоомным резисторным делителем напряжения, подключенным средним выводом к опоре регулируемого стабилитрона. Катод светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала подключен к катоду регулируемого стабилитрона, а анод, через транзистор и токозадающий резистор, к входному сигналу компаратора. Технический результат заключается в том, что ток потребления от источника входного сигнала гальванически изолированного компаратора остается постоянным при входных напряжениях, значительно превышающих уровень компарирования. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля, в частности, для компарирования входного сигнала по установленному уровню напряжения с передачей результата компарирования через оптрон.

Зачастую современные системы автоматического контроля должны выдерживать значительное превышение рабочего напряжения в цепях подключения объекта контроля, в случае, если последний имеет дефект.

Близкое схемотехническое решение, описанное в патенте №2540808, содержит регулируемый стабилитрон, КМОП микросхему с триггером Шмитта, диодную оптопару и пять резисторов, что обеспечивает гальваническую развязку от входного сигнала и не требует изолированного источника питания.

Недостатком этого гальванически изолированного компаратора является то, что при увеличении входного напряжения компарирования происходит увеличение тока потребления от входного сигнала, причем пропорционально превышению входным сигналом напряжения компарирования. Данный недостаток ограничивает применение в компараторе оптоэлектронных переключателей логического сигнала, имеющих малый диапазон входного тока.

Цель изобретения - сделать ток потребления от источника входного сигнала гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала постоянным при входных напряжениях, значительно превышающих уровень компарирования.

Для решения этой задачи предлагается гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала, состоящий из первого и второго резисторов высокоомного делителя напряжения, регулируемого стабилитрона, стабилитрона, резистора питания стабилитрона, токозадающего резистора светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала, биполярного транзистора p-n-р проводимости, резистора блокировки срабатывания светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала от остаточного тока катода регулируемого стабилитрона и оптоэлектронного переключателя логического сигнала.

Схема гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала приведена на фигуре.

На фигуре изображены:

1 - первый резистор высокоомного делителя напряжения;

2 - второй резистор высокоомного делителя напряжения;

3 - регулируемый стабилитрон Н142ЕН19 с выводами: О - Опора, К - Катод, А - Анод;

4 - стабилитрон;

5 - резистор питания стабилитрона;

6 - токозадающий резистор светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала;

7 - биполярный транзистор p-n-р проводимости;

8 - резистор блокировки срабатывания светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала от остаточного тока катода регулируемого стабилитрона;

9 - оптоэлектронный переключатель логического сигнала;

+U вх - входной вывод гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала;

OV вх - общий вывод входного сигнала гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала;

Выход - выходной вывод гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала;

+U - вывод для подключения питающего напряжения оптоэлектронного переключателя логического сигнала.

Минимальный уровень напряжения компарирования входного сигнала гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала определяется как сумма значений выходного напряжения включенного регулируемого стабилитрона 3, напряжения светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала 9 и напряжения стабилитрона 4, а максимальный уровень напряжения компарирования определяется предельно допустимым напряжением катод - анод регулируемого стабилитрона 3.

Максимальное напряжение входного сигнала

гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала определяется как сумма значений напряжения стабилизации стабилитрона 4 и предельно допустимого напряжения коллектор-база биполярного транзистора p-n-р проводимости 7.

Работает гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала следующим образом. Если входное напряжение не превышает уровень напряжения компарирования, то на катоде регулируемого стабилитрона 3 устанавливается напряжение, близкое к напряжению входного сигнала, за счет протекания остаточного тока катода регулируемого стабилитрона 3 через токозадающий резистор светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала 6, резистор блокировки срабатывания светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала от остаточного тока катода регулируемого стабилитрона 8 и коллектор-эмиттер биполярного транзистора p-n-р проводимости 7. Оптоэлектронный переключатель логического сигнала 9 выключен, то есть на его выходе высокий уровень сигнала ТТЛ.

При превышении на входе гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала уровня напряжения компарирования, включится регулируемый стабилитрон 3, то есть стабилитрон 4 за счет тока через светодиод оптоэлектронного переключателя логического сигнала 9 и резистора питания стабилитрона 5 перейдет в режим стабилизации напряжения. Оптоэлектронный переключатель логического сигнала 9 включен, то есть на его выходе низкий уровень сигнала ТТЛ.

Ток светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала 9 является током коллектора биполярного транзистора p-n-р проводимости 7, он зависит только от значения напряжения стабилизации стабилитрона 4 и сопротивления токозадающего резистора светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала 6 и не изменяется при любом превышении входного напряжения над уровнем компарирования.

Уровень компарирования гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала задается первым и вторым резистором высокоомного делителя напряжения 1 и 2. Увеличение тока через первый и второй резистор высокоомного делителя напряжения 1 и 2 при значительном превышении входного напряжения над уровнем компарирования незначительны и не имеют большого влияния на ток нагрузки гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала.

Гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала, состоящий из первого и второго резисторов высокоомного делителя напряжения, регулируемого стабилитрона, оптоэлектронного переключателя логического сигнала, токозадающего резистора светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала, резистора блокировки срабатывания светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала от остаточного тока катода регулируемого стабилитрона, отличающийся наличием биполярного транзистора p-n-р проводимости, стабилитрона, резистора питания стабилитрона, причем входной вывод гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала подключен к первому выводу первого резистора высокоомного делителя напряжения, первому выводу токозадающего резистора светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала и первому выводу стабилитрона, второй вывод первого резистора высокоомного делителя напряжения соединен с опорой регулируемого стабилитрона и первым выводом второго резистора высокоомного делителя напряжения, второй вывод токозадающего резистора светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала соединен с эмиттером биполярного транзистора р-n-р проводимости, база биполярного транзистора р-n-р проводимости соединена со вторым выводом стабилитрона и с первым выводом резистора питания стабилитрона, второй вывод резистора питания стабилитрона соединен с коллектором биполярного транзистора р-n-р проводимости, с первым выводом резистора блокировки срабатывания светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала от остаточного тока катода регулируемого стабилитрона и с анодом светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала, катод регулируемого стабилитрона соединен со вторым выводом резистора блокировки срабатывания светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала от остаточного тока катода регулируемого стабилитрона и с катодом светодиода оптоэлектронного переключателя логического сигнала, общий вывод входного сигнала гальванически изолированного компаратора соединен со вторым выводом второго резистора высокоомного делителя напряжения и с анодом регулируемого стабилитрона, выходной вывод с оптоэлектронного переключателя логического сигнала является выходом гальванически изолированного компаратора напряжения с питанием от входного сигнала.

Похожие патенты:

Импульсный селектор // 2706471

Изобретение относится к импульсной технике. Технический результат - обеспечение выбора из n синхронизированных по переднему фронту положительных импульсных сигналов x1,…,xn∈{0,1}, имеющих длительности τ1,…,τn соответственно, сигнала xi, длительность τi которого является (n-2)-й по величине после минимальной среди длительностей τ1,…,tn, где n=6.

Импульсный селектор // 2705471

Изобретение относится к импульсной технике. Технический результат – обеспечение воспроизведения операции med(τ1, …, τ7), где τ1, …, τ7 есть длительности семи положительных импульсных сигналов х1, …, х7 ∈ {0,l}, синхронизированных по переднему фронту.

Импульсный селектор // 2703677

Изобретение относится к селекции импульсов. Технический результат – обеспечение выбора из шести синхронизированных импульсных сигналов.

Импульсный селектор // 2702975

Изобретение относится к селекции импульсов. Технический результат - уменьшение аппаратурных затрат.

Импульсный селектор // 2702972

Изобретение относится к селекции импульсов. Технический результат - уменьшение аппаратурных затрат.

Импульсный селектор // 2702726

Изобретение относится к селекции импульсов. Технический результат - обеспечение воспроизведения операций med(τ1, …, τ5), supramed(τ1, …, τ5).

Способ селекции импульсных последовательностей // 2702077

Изобретение относится к импульсной технике. Техническим результатом является обеспечение возможности селекции импульсных последовательностей как с постоянным, так и с переменным интервалом следования, а также достижение минимального времени обнаружения заданной импульсной последовательности.

Регулируемая схема задержки // 2696331

Изобретение относится к импульсной технике. Технический результат - разработка регулируемой схемы задержки электрических сигналов, позволяющей осуществлять регулирование временной задержки в широком диапазоне значений с высоким временным разрешением и высокой точностью срабатывания.

Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка с дифференциальным входом на базе операционного усилителя с парафазным выходом // 2695981

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат заключается в упрощении процедуры настройки основных параметров ФНЧ, а также в увеличении гарантированного затухания амплитудно-частотной характеристики за пределами рабочей полосы частот при низких значениях его выходных сопротивлений.

Активный rc-фильтр нижних частот третьего порядка на операционном усилителе с парафазным выходом // 2695977

Изобретение относится к области радиотехник. Технический результат заключается в увеличении крутизны амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ФНЧ в переходной области и увеличении затухания АЧХ в полосе задерживания.

Компаратор токов с гистерезисом // 2642339

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в датчиковых системах, нейронных сетях, устройствах передачи информации. Технический результат заключается в обеспечении сравнения двух входных токовых сигналов Ix1, Ix2 с гистерезисом по входу Ix1 и возможностью регулирования.

Гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала // 2595536

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля. Техническим результатом является создание гальванически изолированного компаратора напряжения, не требующего отдельного гальванически изолированного источника питающего напряжения с минимальным уровнем компарирования не более 2 В и не изменяемым током нагрузки во всем диапазоне входного напряжения.

Ранговый фильтр // 2543307

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Двухпороговый регенераторный компаратор // 2426222

Изобретение относится к электронным схемам, специально предназначенным для сравнения амплитуд, и может быть использован в измерительной технике с допусковым контролем, в системах контроля и сигнализации.

Быстродействующий компаратор амплитуды напряжения импульсов на логической цифровой микросхеме // 2393630

Изобретение относится к цифровой технике. .

Дифференциальный усилитель // 2380827

Изобретение относится к технике аналогово-цифрового преобразования и может быть использовано в быстродействующих АЦП. .

Устройство для сравнения сигналов // 2327279

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для контроля и поиска неисправностей в устройствах СВЧ, содержащих p-i-n диоды, например в фазовращателях, многокаскадных переключателях и других.

Устройство селекции выбросов случайных процессов // 2300803

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для определения экстремальных значений выбросов случайных процессов. .

Ранговый фильтр // 2284652

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может использоваться для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Ранговый фильтр // 2284651

Система, способ и компьютерная программа для интегрированного интерфейса "человек-машина" двигателя-генератора // 2710664

Изобретение относится к способу управления двигателем-генератором. Технический результат – повышение точности калибровки и настройки двигателя-генератора.