Компаратор

 

О П И С А Н И Е 920630

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союэ Сов етскнк

Соцнапнстнческнк

Респубпнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил,-ву (22) Заявлено 04. 04. 80 (21) 2904367/18-24 (53 ) M. 5(p. з с присоединением заявки,%(23)Приоритет

G 05 В 1/01

3Ъвуддрстеанный комнтет

СССР дв делам нзебретеннй н отнрытнй

Опубликовано15.04.82. Бюллетень М14

Дата опубликования описания 15.04.82 (53) УЙК621 ° 317.. (088. 8) (72) Авторы изобретения

Л,tt.Êonsêîâ и Л.И.Иуравник

Всесоюзный научно-исследовательский и конс институт медицинской и лабораторной техники (7I) Заявитель (54) KOMflAP ATOP

Изобретение относится к измерительной технике, и может быть использовано для точного определения моментов равенства двух напряжений или токов, быстро изменяющихся во времени по любому закону.

Известны коипараторы для сравнения аналоговых сигналов, содержащие уси" литель разности сигналов, входы которого являются входами компаратора, а выход соединен со входом схемы с гистерезисной передаточной характеристикой, выход которого является выходом компаратора. В качестве схемы с гистерезисной характеристикой применяется триггер, усилитель с положи тел ьн ой обратной с вяз be и дру гие разновидности регенеративных схем.1) .

Недост ат ком их я вляется невысокая скорость срабатывания, которая ограничена быстродействием усилителя разности си гналов.

Наиболее близким по технической сущности является компаратор, содержащи и дифференци ал ьный у с или тел ь и

RS-триггер.- Повышение быстродействия в прототипе осуществляется путем оптимального согласования усилителя и триггера с помощью включенного между

, ними преобразователя напряжение-ток.

Совместная передаточная характеристи" ка преобразователя и триггера явля= ется гистереэисной L2l.

Точность известного компаратора за1О висит от ширины зоны гистерезиса. Для того, чтобы уменьшить ширину зоны гистерезиса на входе компаратора, необходимо увеличить коэффициент усиления усилителя, что приводит к снил жению быстродействия усилителя, а следовательно и компаратора в целом.

Целью изобретения является повышение быстродействия компаратора без

20 снижения точности сравнения.

Цель достигается тем, что в компаратор, содержащий блок сравнения, ин" формационные входы которого являются входаии компаратора, а выход подклю920630 чен к первому входу двухвходового блок > с гистерезисной характеристикой, выход которого является выходом компаратора, введе>лы1 блок с гистерезисной характеристикой и делитель

5 напряжения, вход которого подключен к выходу блока с гистереэисной характеристикой, соединенному со вторым входом двухвходового блока с гистерезисной характеристикой, а выход делите- <0 ля напряжения подключен к входу опорного. уровня блока сравнения, выход которого соединен с входом блока с гистерезисной характеристикой, С

Па фиг. 1 представлена структурная 5

>схема компаратора; на фи г. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие работу компаратора.

Компаратор содержит блок сравнеM ния 1, выполненный, например, на дифференциальном усилителе, двухвходовой блок 2 с гистерезисной характеристикой, блок 3 с гистерезисной характеристикой, и делитель напряжения

4. Первый вход входного блока сравнения является входом компаратора, а выход входного блока сравнения 1 подключен ко входам двухвходового блока 2 и блока 3 с гистерезисными

ЗО характеристиками. Второй вход двухвходового блока 2 с гистерезисной характеристикой соединен с выходом блока 3 с гистерезисной характеристикой. Вход делителя напряжения 4 соединен с выходом блока 3 с гистерезисной характеристикой, а выход ,целителя напряжения 4 соединен со " входом опорного уровня блока сравнения 1.

Компаратор работает следующим образом.

При подаче на вход компаратора тест"сигнала в виде ступенчатой функции изменения разности входных сигналов от времени с переходом

45 через О, напряжение 1>т на выходе блока сравнения 1, в силу инерционности меняется в течение конечного промежутка вре>лени в пределах от

U„. до 13;- (фиг. 2б), где 131„.,„и UT,„ соответствуют предельным отклонениям разности входных сигналов от нулевого значения. Срабатывание двухвходового блока 2 с гистерезисной характеристикой определяется моментом дос- 55 тижения напряжением Ц соответствую? щего порога. При этом с точки зрения повышения скорости срабатывания компаратора желательно, чтобы порог срабатывания двухвходового блока 2 был как можно ближе по величине к исходному значению напряжения И-,. Б зависимости от направления срабатывания компаратора зона гистерезиса блока сравнения 2 должна смещаться либо к U-,; либо к 1 „„,Это достигается путегл подключения второго входа двухвходового блока 2 к выходу блока 3, вход которого подключен к вь>ходу блока сравнения 1. Передаточная характеристика блока 3 имеет вид петли гистереэиса (фиг. 3), В качестве примера для простоты изложения взята симметричная петля гистерезиса, однако зто не является принципи-:льно важным для работы компаратора. Когда напряжение на выходе блока срав>Гения

1 Ц с. 113>>, на вьходе блока 3 устанавливается напряжение 1!,,êîòîðoå смещает зону гистереэиса двухвходового блока 2 s положение Ug,p„1„, Ugqpp»>g

При изменении U-, от U-,,;„äî 13-,. »,,„ блок 2 срабатывает при U — — U+>Iîð,> „„, Время, прошедшее с момента подачи сигнала на вход блока сравнения до момента равенства & = U2 и является временем задержки сигнала на блоке срАвнения 1. Когда напряжение 13т достигает значения U3QQp,срабатывает блок 3, и напряжение на выходе блока 3 становится равным U3»>yy, Тем самым зона гистереэиса блока " с>лещается в положение 13 я > >, И,>> х,При этом, чтобы не происходило ло>кного срабатывания, необходимо, чтобы

Ц3 >„ ) Ц,„,, Лналогично, при подаче на вход компаратора ступенчатого сигнала в другом направлении, когда

U> меняется от U- „до П » 1и, блок 2 срабатывает при Й = Ujq o > >,, и задержка эа счет блока сравнения на

Важно отметить, что степень nput ближения Ц2ю»»„к U3p M 112пс .> >мк

U3Q»p не зависит от ширины зоны гистереэиса блока 2, а определяется только необходимостью соблюдения вышеуказанных неравенств и зависит лишь от стабильности порогов срабатывания блоков 2 и 3. Ясно, что скорость срабатывания блока сравнения

1, характеризуемая временем от подачи ступенчатого сигнала на вход до срабатывания блока 2 при работе с переменным положением зоны гистерезиса блока 2 выше, чем если бы зона гистерезиса блока 2 находилась неизменно на одном уровне. цто каса5 9206 ется скорости срабатывания блока 2, то ее можно независимо увеличивать, расширяя зону гистерезиса блока 2, поскольку расширение зоны гистерезиса блока 2 не требует компромиссного 5 ухудшения других параметров схемы, Для того, чтобы исключить ошибку компаратора из-за наличия двух порогов срабатывания с выхода блока 3 одновременно с установкой уровня срабатывания напряжение 13 щь или Ц поступает на вход делителя 4, коэф.фициент деления которого для точной компенсации ошибки должен быть равен величине, обратной совместному коэффициенту передачи по напряжению блока 1 и блока 3. С выхода делителя

4 напряжение поступает на вход опорного уровня блока сравнения 1. Таким образом, при работе компаратора "Сни- О зу вверх" (согласно фиг.2б) нулевое значение разности входных сигналов соответствует значению И = У рр1,, а при работе "сверху вниз" - значению Uy = 1200М1 Ф

В предлагаемом компараторе повышается скорость срабатывания, при этом снижения .точности сравнения не происходит.

30 6 формула изобретения

Компаратор, содержащий блок сравнения, информационные входы которого являются входами компаратора, выход подключен к первому входу двухвходового блока с гистерезисной харакгерис" тикой, выход которого является вы" ходом компаратора, о т л и ч а ю " шийся тзм, что, с целью повышения быстродействия компаратора без снижения точности сравнения, в него введены блок с гистерезисной харак" теристикой и делитель напряжения, вход которого подключен к выходу блока с гистерезисной характеристи- . кой, соединенному со вторым входом двухвходового блока с гистерезисной характеристикой, а выход делителя напряжения подключен к входу опорного уровня блока сравнения> выход ко торого соединен с входом блока с гистерезисной характеристикой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М .539296, кл. G 05 Б 1/01, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР 602913, кл. Ь 05 В 1/01, 1976 (прототип .

920630

Составитель С. Белан

Техред A.Áàáèíåö Норректор О. Билак

Редактор И. Товтин

Филиал ППП "Патент", г. У>хгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2338/51 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Носква, 3-35, Раушская наб., д. 4/5