Аналоговый компаратор

521 А 9) . (11)СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1/01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСНО 9 19Б.И. Бровко повторителвторых и -торов,зис ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) АНАЛОГОВЪИ КОНПАРАТОР, содержащий входной дифференциальныйусилительный каскад на двух полевыхтранзисторах с генератором тока в " цепи истоков, нагрузочные резисторыи шины питания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениябыстродействия, в нег введены дваоптрона, токозадающий резистор идва эмиттерных повторителя, каждыйнз которых состоит иэ двух р - п - ри двух и - р - и-транзисторов, двухисточников тока, двух стабилитронови двух стабилизирующих резисторов,причем эмиттер первого р - п - ртранэистора через первый стабилизирующий резистор, а эмиттер первого и в . р -и- транзистора через второйстабилизирующий резистор подключенык выходной шине, которая через первый Стабилитрон подключена к базевторого р - и - р-транзистора и через второй стабилитрон к базе второго п - р - п-транзистора, мвкду коллектором и базой которого включенпервый источник тока, а .между коллекторой и базой второго р - п - р-транзистора включен второй источник тока, причем коллектор второго и - р - и- транзистора подключен к первой шинепитания, а коллектор второго р - ир-транзистора - к второй шине питания, при этом сток первого полевого транзистора подключен к базе первого р - п - р-транзистора первого эти(т"- терного повторителя и первому выходу первого оптрона, второй выход которого подключен к первому выходу второ" го оптрона, второй выход которого подключен к базе первого и - р - и- транзистора первого змиттерного повторителя и через первый нагрузочный резистор к первой шине питания, а сток второго полевого транзистора подключен к базе первого р - и - ртранзнстора второго эмиттерного по- С вторителя и к третьему выходу первого оптрона, четвертый выход которого подключен к третьему выходу второго оптрона, четвертый выход которогоподключен к базе первого п - р - и - транзистора второго эмиттерного СЛ повторителя и через второй нагруэочный резистор к первой шине питанйя, причем первый вход первого оптрона подключен к второй шине питания, второй вход подключен к первому входу второго оптроиа, второй вход которого через токозадающий резистор подключен к первой шине питания, аколлекторы первых - р " п- и ,фЬ р - п - р-транзисторов эмиттерныхей подключены к эмиттерамр - и- и р - и - р-трапИзобретение относится к импульсной технике и может быть использо" вано для сравнения амплитуд коротких импульсов в различных измерительных устройствах, например в устройствах для Функционального контроля микросхем.Целью изобретения является повышение быстродействия и чувствительности эа счет уменьшения времени 10 установления напряжения на экране.На чертеже представлена Функциональная схема аналогового компаратора.Аналоговый компаратор содержит входной дифференциальный усилительный каскад на двух полевых транзисторах 1 и 2 с генератором 3 тока в цепи истоков, нагруэочные резисто" ры 4 и 5, оптрон 6, состоящий из ро светодиода 7 и двух фотодиодов 8 и 9, оптрон 10, состоящий иэ светодиода 11 и двух Фотодиодов 12 и 13, токозадающий резистор 14, эмиттерные.повторители, каждый из которых содержит два р - п . р-транзистора 15, 16 и 17, 18, два п - р - п-транзистора 19, 20 и 21, 22, по два стабилитрона 23, 24 и 25, 26, по два стабилизирующих резистора 27, 28 и 29, 30, два источника тока 31, 32 и 33, 34, две выходные шины 35 и 36, две входные шины 37, 38 и две шины питания 39 и 40, при этом сток перво, го полевого транзистора 1 и сток35 второго полевого транзистора 2, к стокам которых подключен генератор 3 тока, подключены к выводам нагрузочных резисторов 4 и 5 соответственно через последовательно соединен-, ные первый оптрон 6, состоящий из светодиода 7 и двух Фотодиодов 8 и 9, и второго оптрона 10 состоящего из светодиода 11 и двух Фотодиодов 12 н 13, а второй вход второго оптровац подключен к выводу токозадающего Фрезистора 14, при этом эмиттер второго р - п - р -транзистора 15 подключен к коллектору первого р - п - ртранзистора 16 первого эмиттерного 50 повторителя, а змиттер второго р - пр-транзистора 17 подключен к коллектору первого р - и - р-транзистора 18 второго эмиттерного повторителя, при этом коллектор первого п " р - и транзистора 19 соединен с змиттером второго п - р - п-транзистора 20 первого эмиттерного повторителя, а эмиттер первого и - р - п-транзистора 21соединен с коллектором второго п - р -и-транзистора 22 второго эмиттерногоповторителя, при этом базы вторыхп - р - п- и р - п - р-транзисторов9, 21, 15 и 17 первого и второго эмиттерных повторителей подключены соответственно через стабилнтроны 23, 24, 25 и 26 к общим точкам первого и второго стабилизирующих резисторов 27, 28 и 29, 30 и непосредственно к источникам 31-34 тока, а общие точки токостабилиэирующих резисторов 27, 28 и 29, 30 подключены к выходным шинам 35 и 36 соответственно, а затворы полевых транзисторов 1 и 2 соединены с входными шинами 37 и 38 соответственно, причем первая шина 39 питания подключена к коллекторам п - р - п-транзисторов 19и 21, а вторая шина 40 питания - к коллекторам р - п - р-транзисторов 15 и 17 соответственно.Аналоговый компаратор работает следующим образом.На входную шину 37 первого полевого транзистора 1 и на входную шичу 38 второго полевого транзистора 2 поступают сравниваемые напряженияеОдин из полевых транзисторов (например 1) открывается, а второй полевой транзистор (в данном случае 2) закрывается. Напряжение на стоках этих полевых транзисторов изменяется пропорционально разности входных напряжений, Нагрузкой нолевого транзистора 1 является последовательно соединенные нагрузочный резистор 4 и фотодиоды 8 и 12, а также сложные эмиттерные повторители на дополняющих транзисторах р - п - р-типа 15 и 16 и и - р - и-типа 19 и 20, Нагрузкой полевого транзистора 2 явля. ется соответственно последовательно соединенные нагрузочный резистор 5, и фотодиоды 9 и 13, а также сложные эмиттерные повторители на транзисторах р - п - р-типа 17 и 18 и п - р - п-типа 21 и 22.Начальное смещение на транзисторах 16, 20 и 18, 22 задается токозадающим резистором 14. Ток, величина которого задана резистором 14, протекая через последовательно соединенные светодиоды 7 и 11, вызывает появление фото- ЭДС на фотодиодах 8, 9 и 12, 13, причем чем больше ток, тем больше ФотоЭДС и соответственно начальное смещение, .Изменение напряжения на базах транзисторов 16, 20 и 18, 22 повторяется на эмиттерах этих транзисторов и соответственно на выходных шинах 36 и 37. Это изменение напряжения через стабилитроны 23, 24 и 25, 26 поступает на базы соответствующих транзисторов 15, 19 и 17, 21 и соответствен .но на их эмиттеры, соединенные с коллекторами транзисторов 16, 20 и 18, 22, Такое соединение транзисторов позволяет компенсировать емкость коллектор - база транзисторов 16, 20 1 и 18, 22.На примере работы транзистора 16рассмотрим более подробно процесскомпенсации емкости коллектор .-, база,Изменение напряжения на базе тран 20"истора 16 повторяется в эмиттереэтого же транзистора (напряжениесдвинуто по уровню на величину0,5 В для кремневых транзисторови . 0,1 В для германиевых). Это из 25менение напряжения через дифференциальное сопротивление стабилитрона 23поступает в базу транзистора 15, Изменение напряжения на базе транзистора 15 повторяется в эмиттере этого транзистора 16,Граничная частота усиления указанных транзисторов значительно вьппеполосы рабочих частот компаратора.В этом случае задержкой срабатывания транзисторов. можно пренебречьи считать, что напряжение на базе,эмиттере и коллекторе транзисторов16 и 20 (18 и 22) изменяется одновременно и с одинаковой амплитудой, 40В результате напряжение на базеи коллекторе транзисторов 16 и 20(18 и 22) изменяется синфазно, т,е.форма, полярность и амплитуда напряжения на коллекторе такая же, как 45и на базеТаким образом, в любой моментвремени разность напряжений на базеи коллекторе транзисторов 16 и 20. равной напряжению стабилизации стабилитронов 23 и 24 (25 и 26), и перезаряд емкости коллектор - база непроисходит,Эквивалентная емкость коллектора каждого из транзисторов 16, 20и 18, 22 составляет О, 1 емкости код-лектор, - база, а эквивалентная ем 521 4кость эмиттера составляет 0,05 емкости эмиттера,Таким образом, предлагаемый аналоговый компаратор позволяет получить большее быстродействие, чем уизвестного компаратора при сохранении высокой чувствительности, чтопозволяет использовать предлагаемыйаналоговый компаратор в приборах дляизмерения параметров коротких импульсов с высокой частотой следования(до 300 мГц).Погрешность измерения при этомуменьшается,При технической реализации,аналогового компаратора могут появитьсяпаразитные емкости в цепях стоковполевых транзисторов 1 и 2. Уменьшить влияние паразитной емкости монтажа можно путем введения электрического экрана, охватывающего цепьсток транзистора 1 - база транзистора 16 - фотодиоды 8 и 2 - базатранзистора 20 в одном плече. Аналогичная цепь в другом плече. При этомэкраны необходимо подключить к выходам компаратора, Для обеспеченияпрохождения света от светодиодов 7и 11 экраны должны быть сетчатыми иливыполнены из прозрачной окисиолова.Действие экрана заключается в сле-. дующем, Выходные сопротивления компаратора имеют малые значения, поэтому постОянная времени установления напряжения на экране, подключенном к вы- . ходным шинам, меньше времени установления полезного сигнала, т.е, постоянную времени установления напряжения на экране можно не учитывать и.считать, что напряжение на,экране изменится так же, как и в стоках транзисторов 1 и 2, практически без задержки,Таким образом, напряжение междуэкранами, охватываемыми цепями, неизмен.ется во времени, перезарядемкости между экраном и охватываемойцепью не происходит,Таким образом, если при изготовлении аналогового компаратора образовалась паразитная емкость монтажа, то для повьппения быстродействия компаратора целесообразно применить экранирование цепей и экран подключить к выходу.1157521 Составитель Н. Маркиназаренко Техред И.Пароцай ректор Е. Сирохма едак Подписное г. Уагород, ул. Проектна Патент Филиал з 3369/46. ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, 3 Тир.аж 8енноготений и5, Рауш итета СССРкрытийая наб., д, 4/5