Компаратор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 С 05 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЛЬСТ ВТОРСНОМУ С инальные туре. 08. СР 4 ь ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(57) Изобрзовано в эллительнойповыЬениества. Компусилителинапряженияуровней, ин2 И-НЕ 12 иторы 2, 3,АТОРтение может быть испольектроизмерительной и вычисехнике. Цель изобретения - увствительности устрой-. ратор содержит операционные и 5, источник 6 опорного преобразователи 10 и 11 верторы 12 и 13, элементы 13, КБ-триггер 14 и резис и 7. 2 ил.Р 2 3( 3 ф) э 35много меньше коэффициента ПОС первого. компаратора Д, вычисляемого по фор- муле 1 132540Из бретение может быть использова.нолектроизмерительной и вычислитейь й технике, ",Ц ль изобретения - повышение чув,) стви ельности компаратора при сохранейи высокой помехоустойчивости.." Н фиг.1 представлена функциональ- фМ ная схема предлагаемого компаратора, яа- фиг,2 - временные диаграммы напря О жений в характерных точках.Компаратор содержит первый операционный усилитель 1, первый 2 и второй 3 резисторы, второй операционный усилитель 4, третий резистор 5, источник 6 опорного напряжения, четвертый резистор 7, первый 8 и второй 9 преобразователи уровней, первый 10 и второй 11 логические инверторы, первый 12 и второй 13 логические элементы 2 И-НЕ, КЯ"триггер 14. Входом компаратора является инвертирующий вход первого операционного усилителя 1, который соединен с ин вертирующим входом второго операционного усилителя 4. Неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 через первый резистор 2 соединен с выходом источника опорного напряже- З 0 ния 6, а через второй резистор 3 с выходом первого операционного усилителя 1, Неинвертирующий вход второго операционного усилителя 4 через третий резистор 5 соединен с выходом источника 6 опорного напряжения, а через четвертый резистор 7 - с выходом второго операционного усилителя 4. Выходы первого 1 и второго 4 операционных усилителей соединены с вхо дами соответственно первого 8 и второго 9 преобразователей уровней, выходы которых соединены с входамь соответственно первого 10 и второго 11 , логических инверторов, входы которьх 45 соединены с первым входом первого 12 и с первым входом второго 13 логических элементов 2 И-НЕ. При этом второй вход первого логического элемента 2 И-НЕ соединен с выходом второго преобразователя 9 уровней, а второй вход второго логического элемента 2 И-НЕ 13 - с выходом первого преобразователя 8 уровней, Выходы первого 12 и второго 13 логических элементов 2 И-НЕ соединены соответственно с Б и К входами КБ-триггера 14, прямой выход которого является выходом компаратора 0 2На фиг,2 У - опорное напряжениена выходах соответственно первого 1и второго 4 операционных усилителей,У и У - напряжения на выходах4соответственно первого 8 и второго 9преобразователей уровней, У и 07напряжения на выходах соответственнопервого 10 и второго 11 логическихинверторов, 08 и БЗ - напряженияна выходах соответственно первого 12и второго 13 логических элементов2 И-НЕ, У . напряжение на прямом выходе КБ-триггера 14,Компаратор работает следующим образом.Основу схемы составляют два компаратора с положительной обратнойсвязью (ПОС): первый компаратор, состоящий из первого операционного усилителя 1, первого и второго резисторов 2 и Э и первого преобразователя8 уровней, и второй компаратор, состоящий из второго 4 операционногоусилителя, третьего 5 и четвертого 7.резисторов и второго преобразователя9 уровней.Сопротивления К 1, К 2, Кз и КФ соответственно первого 2, второго 3,третьего 5 и четвертого 7 резистороввыбраны таким образом, что коэффициент ПОС второго компаратора р , который вычисляется по формуле р= К/(К + К ), (2)В связи с этим второй компараторимеет более высокую чувствительность,чем первый компаратор, но меньшуюпомехоустойчивость из-эа малого коэффициента ПОС,На практике уровень помех часто,меняется, как, например, представленона фиг.2, На ней в течение промежутка времени дС (Ьс = й, - 1, ) размахнапряжения помехи Бр меньше по абсолютной величине, чем разность Пи Б Н - соответственно верхнего и2нижнего пороговых напряжений второгокомпаратора, которые опредеЛяютсявыражениями:п 61 - "0 + 2 1 (3)(4)где Уф, Б - соответственно положительное и отрицательное напряжениянасыщения операционных усилителей, 132543В течение промежутка времени ЬС 2 (ВС 2= 12 - й,) значение Нп по абсопотной величине больше, чем разность Пп и Пн , но меньше, чемэ э5 разность У п и Пп соответственно1 1верхнего и нижнего пороговых напряжений первого компаратора, которые определяются выражениями:"пв, = "о + 0 Р (5) 10 Ппн, 11 о + П О (6)В связи с вышесказанным в течение промежутка времени происходит устойчивое переключение обоих компараторов. В течение промежутка временипри переходе входного напряжения через опорный уровень Но происходят неустойчивые колебания выходного напряжения второго компаратора между значениями У и П в зависимости от мгновенного значения напряжения помехи. Первый компаратор переключается по-прежнему устойчиво. Вышесказанное отражено на временных диаграммах на пряжений О 2 и У на фиг.2.Первый 8 и второй 9 преобразователи уровней предназначены для ограничения напряжений 0 и У до уровней соответственно логической единицы и логического нуля, необходимых для нормальной работы структурных элементов 10-14.Работа цифровой части компаратора, которая состоит из логических инверторов 10 и 1 1, логических элементов 2 И-НЕ 12 и 13, триггера 14, поясня.ется временными диаграммами напряжений П4, приведенными на фиг.2. При этом необходимо отметить, что КБ-триггер 14 является асинхронным, управляемым по входам К и Б напряжением логического нуля, Очевидно, при поступлении пачки импульсов на один из входов КБ-триггера 14 и при 45 напряжении логической единицы на его другом входе КБ-триггер 14 реагирует на первый перепад напряжения из единичного в нулевое значение на первом из упомянутых входов, и последующие перепады напряжения на этом входе уже не изменяют состояние КБ-триггера 14. Следовательно, колебания напряжения на выходе второго операционного усилителя 4 в течение промежутка 55 времени Дне влияют на устойчи 2вость срабатывания КБ-триггера 14.Таким образом, происходит устойчивое срабатывание компаратора с чув 00ствительностью, обеспечиваемой значением коэффициента ПОС р в обоих следующих случаях: при значении Прп, меньшем по абсолютному значению, чем разность Уп и Ппн (промежуток вре 2мени дС н течение которого при наличии одного только первого компаратора происходило бы значительное снижение чувствительности из-за большого значения р, , что имеет место в известном компараторе); при значении Уп, большем по абсолютному значению, чем разность Уп и Уп 2, но меньшем, чем разность У п и Упн (про 1межуток времени В 2, в течение которого второй компаратор срабатывает неустойчиво из-за помех).Формула изобретенияКомпаратор, содержащий первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого является входом компаратора, а неинвертирующий вход через первый резистор соединен с выходом источника опорного напряжения и через второй резистор - с выходом первого операционного усилителя, который соединен также с входом первого преобразователя уровней, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния чувствительности при сохранении высокой помехоустойчивости, в него введены второй операционный усилитель, третий и четвертый резисторы, второй преобразователь уровней, первый и второй логические инверторы, первый и второй логические элементы 2 И-НЕ и КБ-триггер, прямой выход ко" торого является выходом компаратора, Б-вход КБ-триггера соединен с выходом первого логического элемента 2 И-НЕ; первый вход которого соединен с выходом первого логического инвертора, а второй вход - с выходом второго преобразователя уровней, К-вход КБ- триггера соединен с выхсдом второго логического элемента 2 И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом второго логического инвертора, а второй вход - с выходом первого преобразователя уровней, входы первого и второго логических инверторов соединены соответственно с выходами первого и второго преобразователей уровней, вход второго преобразователя уровней соединен с выходом второго операционного усилителя, инвертирующий вход которо-,,го соединен с входом компаватола, а опорного напряжения и через четвертый неинвертирующий вход через третий Ре .резистор - с выходом второго операцизистор соединен с выходом источника онного усилителя,1 и ль Б.ВеремейкСердюкова оста ехре ор.Зимокооо апп орре Подписно оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн каз 310 б/41 Тираж 8 б 3ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра