Компаратор с автоматической настройкой

29026 ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваМПК б 05 Ь 1/01 Заявлено 10. Ч,1969 ( 1320540/18-24)с присоединением заявкиПриоритет Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Миииотрее СССРУДК 681,325(088.8) Опубликовано 22.Х 1,1970. Бюллетень2 за 1971 Дата опубликования описания 10.П.1971Авторыизобретени Е, Е, Худыш аявител ВТОМАТ И Ч ЕС 1(О Й Н АСТРО Й КО Й МПАРАТО 2 Изобретение может быть использовано в цифровых электроизмерительных приборах и аналого-цифровых преобразователях.Недостатком известных компараторов на туннельном диоде (ТД) является нестабильность порога срабатывания и отличие порога срабатывания от нуля.Целью изобретения является устранение ошибки, вызванной нестабильностью порога срабатывания и его отличия от нуля, путем автоматической настройки на нулевой уровень срабатывания.Для достижения этой цели в компаратор введены интегрирующая и дифференцирующие цепи и инвентирующий усилитель. Катод ТД подключен к входу инвертирующего усилителя и через интегрирующую цепь к его выходу, а через диоды и дифференцирующие цепи к выходам триггера Шмидта.На фиг. 1 приведена схема компаратора; на фиг. 2 - временные диаграммы,Компаратор состоит из ключей 1 и 2, ограничителя 8, ТД 4, дифференцирующего усилителя б, триггера Шмидта б, двух дифференцирующих цепочек 7 с диодами 8, интегрируюгцей цепочки 9 и усилителя 10. Вход компаратора подключен к источнику 11 сигнала, которым может служить, например, схема вычитания опорного напряжения из измеряемого. Величина резистора 12 равна соппотивлению цепи из включенных параллельно внутреннего сопротивления источника 11 и входного сопротивления триггера Шмидта б.Формирование выходного импульса осуществляется ТД и дифференцирующим усилителем в момент, когда ТД переключается нз низковольтного состояния в высоковольтное, Ограничитель 13 служит для защиты ТД от перенапряжений и деградации.10 В момент переключения ток через ТД, складывающийся из тока смещения и тока сигнала, равен пиковому. Поэтому, если ток смещения выбрать равным пиковому, переключение ТД происходит в моменты, когда сигнал 15 при уменьшении проходит через нуль.Однако температурные и временные изменения величины пикового тока, напряжения питания, сопротивления в цепи смещения ТД, сопротивления цепей, шунтирующих ТД, де лают порог переключения ТД нестабильным.Отличием предлагаемого компаратора является автоматическое поддержание тока смещения ТД, равным пиковому току в данных условиях. Как было показано, в этом случае 25 моменты переключения ТД совпадают с моментами перехода сигнала через нуль.В схему автоматической коррекции тока смещения входят ключи 1 и 2, триггер Шмидта б, две дифференцирующие цепочки 7, два дио- ЗО да 8, интегрирующая цепо 1 ка 9 и усилитель 0,3Триггер Шмидта управляет работой схемы коррекции. К стабильности порогов срабатывания триггера не предъявляется жестких требований. Необходимо только, чтобы один из порогов был больше нуля, другой - меньше нуля, а их абсолютная величина - меньше амплитуды сигнала на входе.Предполагается, что напряжение Ь (см. фиг. 2) имеет синусоидальную форму. В момент 1=0 ключ 1 находится в верхнем положении, ключ 2 замкнут. Допустим, что в начальный момент ток смещения ТД меньше, пикового. Тогда переключение ТД произойдет в момент 1, позже перехода У, через нуль,В момент 1, когда напряжение l, достигает величины нижнего порога срабатывания У, триггера Шмидта б, происходит переключение триггера, вследствие чего ключ 1 отключает ТД от источника 11 и подключает его к резистору 12.Время с момента 1 до момента 1 используется для коррекции тока смещения,В момент 1, импульс . напряжения с одного из выходов триггера через соответствующие дифференцирующую цепочку и диод возвращает ТД в низковольтное состояние. Так как по предположению, ток смещения ТД меньше пикового, после окончания действия импульса возврата / ТД оказывается в низковольтном состоянии, транзистор усилителя 10 заперт и емкость интегрирующей цепочки 9 заряжается от источника питания - Е. Заряд емкости приводит к увеличению тока смещения ТД. Если ток смещения достигнет пикового тока, произойдет переключение ТД, однако импульс с выхода усилителя 5 не попадет в нагрузку, так как ключ 2 разомкнут,В момент 1 напряжение У, достигает величины верхнего аорога срабатывания Утоиггера Шмидта б, и ключ 1 присоединяет ТД к источнику 11. Одновременно импульс возврата ставит ТД в низковольтное состояние, после чего ТД остается в пем, поскольку в это время ток сигнала вычитается из тока смещения. После момента 1, до моменета 1 конденсатор интегрирующей цепочки всегда заряжается.Если окажется, что ток смещения превышает пиковый, переключение ТД произойдет в момент 14 несколько раньше момента перехода напряжения У, через нуль. Тогда с момента 1 после отключения источника сигнала и окончания действия импульса возврата ТД будет находится в высоковольтном состоянии, что соответствует низкому напряжению на выходе 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 усилителя 10, вследствие чего конденсатор интегрирующей цепи разряжается и ток смещения уменьшается. После момента 1, ТД возвращается в низковольтное состояние, что соответствует заряду конденсатора,Таким образом, если ток смещения меньше пикового, в течение примерно полупериода ( , 1 1) сигнала конденсатор интегрирующей цепочки заряжается, тем самым увеличивая ток смещения; если же ток смещения больше пикового - в течение этого времени конденсатор разряжается, уменьшая ток смещения.В течение второго полупериода 1 1 сигнала конденсатор интегрирующей цепи всегда заряжается. Величины сопротивлений в цепях смещения и заряда конденсатора выбираются таким образом, что, если заряд происходит только в течение рабочих полупериодов 1,1, - ток смещения меньше пикового. Если же заряд происходит и в течение полупериодов 6 1 з, 1;1, коррекции, и в течение рабочих полупериодов - ток смещения больше пикового. Регулирование величины тока смещения производится путем изменения соотношения числа зарядных и разрядных полупериодов коррекции.В установившемся режиме ток смещения ТД колеблется в окрестности пикового тока, а выходной импульс - в окрестности момента перехода напряжения Ь, через нуль. Амплитуда этих колебаний зависит от постоянной времени интегрирующей цепи т и может быть сделана как угодно малой путем увеличения т. При т= оо система регулирования тока смещения будет астатической, т. е. ток смещения будет равен пиковому,Практически достаточно иметьт Т,где Т - период напряжения сигнала.Предмет изобретенияКомпаратор с автоматической настройкой на нулевой уровень срабатывания, содержащий цепь сравнения из последовательно соединенных туннельного диода, дифференцирующего усилителя и управляемых с выхода триггера Шмидта ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены интегрирующая и дифференцирующие цепи инвертирующий усилитель, причем катод туннельного диода подключен к входу инвертирующего усилителя и через интегрирующую цепь к его выходу, а через диоды и дифференцирующие цепи к выходам триггера Шмидта,Типография, пр. Сапунова, 2 Изд.ЦНИИП Заказ 158/10 Тираж 480 Подписноомитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5