Компаратор

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 813757(72) Ав ия Заявите 54) К 01 ЧПАРАТО ных циф компар шаюша Изобретение относится к измерительнойтехнике, в частности к измерению постояни переменных напряжений и токов прировой обработке сигналов.Известны компараторы, выполненные надискретных элементах, например на подобранных транзисторных дифференциальныхпарах 111.Недостатком известных аторов является ограниченная разре я способность,Известен также компаратор, содержащийдифференциальный усилитель, диодно-резистивную цепь и усилитель-ограничитель 121.Недостатками такого компаратора являются невысокая точность, стабильность иограниченная разрешающая способность,Цель изобретения - повышение точности, стабильности и разрешающей способности сравнения сигналов постоянного и переменного токов малых уровней.Указанная цель достигается тем, что вкомпаратор, содержащий дифференциальный усилитель, диодно-резисторную цепь иусилитель-ограничитель, введены три ключа, блок управления ключами, два суммирующих резистора и конденсатор, причем вход дифференциального усилителя через суммирующие резисторы и два ключа соединен с входными шинами, а выход - через последовательно соединеннные конденсатор, диодно-резисторную цепь и третий ключ сое динен с входом усилителя-ограничителя, приэтом, блок управления ключами соединен с входами каждого из трех ключей.На фиг. 1 представлена функциональнаясхема компаратора; на фиг, 2 - временные 10диаграммыСхема содержит ключи 1 и 2, на входыкоторых подаются входные сигналы, подлежащие сравнению, выходы которых через суммирующие резисторы 3 и 4 подключены ко входу дифференциального усилителя 5.15 Выход дифференциального усилителя 5 через разделительный конденсатор 6 подключен ко входу диодно-резисторной цепи 7, выход которой, в свою очередь, через ключ 8 подключен ко входу усилителя-ограничителя 9.Выходной сигнал усилителя-огра О ничителя является выходом компаратора.Для управления ключами 1, 2 и 8 на их входы подаются сигналы возбуждения от блока 10 управления ключами, который может работать как в автоколебательном, таки в режиме синхронизации внешним сигналом.Предлагаемый компаратор работает следующим образом.Входные сигналы постоянного тока противоположной полярности подлежащие срав нению (один из которых, опорный, показан на фиг. 2 а и б), подаются на входы ключей 1 и 2, ца другие входы которых подаются сигналы возбуждения прямоугольной формы и скважности Я = 2 (фиг. 2 в. г и к)10 от блока 1 О управления ключами и открывают эти ключи одновременно. Когда ключи 1 и 2 открыты, на суммирующих резисторах 3 и 4 в точке их соединения происходит вычитание сигналов входных источников.(на фиг. 2 скважность Я сигналов управле ия равна 2, однако она может быть любой).Позчеццая разность (фиг. 2 д) усиливается дифференциальным усилителем 5 (фиг. 2 е) и через разделительный конденсатор б подастся на диодно-резисторцуо цепь 7( фцг. 2 ж), где отрицательная полуволна20 напряжения ограничивается диодом, а положительная полуволца (фиг. 2 и) подается ца вход ключа 8, который открывается с небольшим запаздыванием относительно открывация ключей 1 и 2 и пропускает поло жцтельцые цолуволцы ко входу (фиг. 2 л) усилителя-огранцчителя 9. асилецый и ограццчешый сигнал на выходе усилителяограцичцтсля является вьходцым сигналом комцаратора. Прц очень малом сигнале ца входе усРлцтелЯ.ОГраничитсля 9 и;и цри его игсутлгвц выходной сигнал усилителя- ограничителя 9 соответствует уровню логического 0, равному О, - 0,5 В. Г 1 ри увеличении входного сигнала до Й порог, выходной сигнал усилителя-ограничителя изменяет свое состояние и соответствует уровню логической 1, равной 2,45 В. Усилитель-огранцчитель 9 является компарато- рЬ напряжения.Суммирующие резисторы 3 и 4 могут40быть подключены либо к одному входу дифференциального усилителя (фиг. Г), либо по одному резистору на каждый отдельный вход дифференциального усилителя 5. В последнем случае источники входных сигналов должны быть оди аковой полярности 45 цли фазы. Ключи 1, 2 и 8 могут быть как последовательного, так и параллельного тица, т. е. они могут быть включены как последовательно с входными сигналами, так и параллельно. В последнем случае ко входам ключей 1 и 2 могут быть подключены дополнительные резисторы, чтобы не закорачивать источники входных сравниваемых сигналов. При сравнении переменных напряжений эти напряжения синхронизированы друг с другом и с сигналами управления ключей 1, 2 и 8, вырабатываемых блоком 10 управления ключей который в этом случае работает в режиме синхронизации внешним сигналом. В компараторе на выходе дифференциаль ного усилителя 5 включен разделительный конденсатор 6, предназначенный для разделения постоянной составляющей сигнала, т, е. дрейфа дифференциального усилителя 5, от полезного переменного сигнала, что позволяет снизить дрейф дифференциального усилителя 5 и увеличить его коэффициент усиления в 20-300 раз. Ключ 8 предназначен для фазочувствительной демодуляции переменного сигнала дифференциального усилителя 5. Однако основное назначение его - подавление выбросов на выходе усилителя 5.Диодно-рези сторная цепь предназначена для ограничения сигнала отрицательной полярности, который не изменяет состояние усилителя-ограничителя 9, а лишь уменьшает величину его выходного уровня логического 0, что улучшает работу схемы.Основное преимущество и отличие схемы предлагаемого компаратора от известной заключается в том, что сравнение сигналов в компараторе происходит на входе дифференциального усилителя 5 в суммирующих резисторах 3 и 4 которые являются практически линейными и бездрейфовыми элементами. Для обеспечения точности, стабильности и разрешающей способности сравниваемых сигналов малых уровней в предлагаемом компараторе применяются ключи 1 и 2 на полевых транзисторах противоположного типа проводимости, например В ключах 1 и 8 п-канальные, а в ключе 2 рканальный полевые транзисторы с изолированным затвором. При этом достигается высокая компенсация дрейфа этих ключей. Можно применять в ключах 1, 2 и 8 полевые транзисторы одного типа проводимости, но при этом в блоке 10 возбуждения ключей необходимо предусмотреть компенсацию дрейфа ключей; кроме того, в предлагаемом устройстве предусмотрена компенсация выбросов и дрейфа входных ключей, а также компенсация дрейфа усилителя и выбросов усилителя и выходного ключа.формула изобретенияКомпаратор, содержаций дифференциальный усилитель, диодно-резисторную цепь и усилитель-ограничитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, стабильности и разрешающей способности, в него введены три ключа, блок управления ключами, два суммирующих резистора, и конденсатор, причем вход дифференциального усилителя через суммирующие резисторы и два ключа соединен с входными шинами, а выход - через последовательно соединенные конденсатор, диодно-резисторную цепь и третий ключ соединен с входом усилителя-ограничителя, при этом, блок управ813757 Составитель Л.Техред А. БойкТираж 988ПИ Государственного кделам изобретений нМосква, Ж - 35, РаушсП Патент, г. Ужгород Николаева Редактор Л. ПовханЗаказ 422/78ВНИИ 13035, лиал П ления ключами соединен с входами каждого из трех ключей,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР553742, кл. Ст 05 В 1/01, 1 6.08.74. 2. Патент США351 7215, кл. 307-235,1970 (прототип).