Регенераторный компаратор

З СОВЕТСКИХЦИАЛИСТИЧЕСКИХСПУБЛИК С 05 КОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРСТВ О ДЕЛАМ И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ С(56) Алние прсхем.с. 181АвтУ 1037 Г. и др. Приме налоговых микр и связь, 1985,ных ади свидетельство СССР л. С 05 В 1/01, 1982(57) Изобретение относится к вычислительной технике, приборостроению исредствам автоматики, может быть использовано для логического сравнениявеличин медленно изменяющихся сигналов и может быть применено в качестве компаратора, одновибратора и нуль-органа, Целью изобретения являетсяповышение точности устройства. Указанная цель достигается за счет того, что в нем вместо жесткой положительной обратной связи используетсягибкая положительная обратная связь.Благодаря этому переходная характеристика устройства в стационарномрежиме не имеет гистерезиса. 1 ил.13Изобретение относится к вычислительной технике, приборостроению и средствам автоматики и может быть использовано для логического сравнения величин медленно изменяющихся сигналов.Цель, изобретения - повышение точности компаратора.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема компаратора,Прецлагаемый компаратор содержит операционный усилитель 1, второй и третий резисторы 2 и 3, ключ 4, четвертый и первый резисторы 5 и 6, конденсатор 7, пятый резистор 8, общую шину 9, вход 1 О и выход 11, источник 12 напряжения питания, источник 13 опорного напряжения (Е - величина напряжения питания).Первый резистор 6 выполняет функции балластного элемента и имеет сопротивление К, второй резистор 2 выполняет функции масштабирующего элемента и имеет сопротивление Кч, третий резистор 3 выполняет Функции, входного элемента и имеет сопротивление КВ, четвертый резистор 5 выполняет функции нагрузочного элемента и имеет сопротивление К, пятый резистор выполняет Функции элемента смещения и имеет сопротивление К,.В качестве источника опорного напряжение может быть использован любой источник входного сигнала, т.е опорный вход компаратора может выполнять функции второго информационного входа.В состав операционного усилителя 1 включен выходной согласующийрезистор связи с ключом 4.Ключ 4 представляет собой биполярный транзистор, база, эмиттер и коллЕктор которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выводами ключа 4,Устройство работает следующим образом,Если положительное напряжение навходе 10 компаратора превышает опорное напряжение на выходе источника 13 опорного напряжения, то выходное напряжение операционного усилителя 1 имеет положительный знак, иключ 4 вследствие действия выходногонапряжения операционного усилителя 1и напряжения смещения, поступающегона первый вывод ключа 4 через пятый35924 2 резистор 8, открыт и напряжение на его третьем выводе равно нулю. 10 15 20 30 После окончания процесса включения компаратора сигнал положительной обратной связи существует еще некоторое время, определяемое постоянной времени КС-цепи, состоящей из конденсатора 7, четвертого резистора 5 и второго резистора 2, После окончания заряда конденсатора 7 цепь положительной обратной связи прерывается, и при последующем уменьшении величины напряжения на входе 10 компаратора его отключение произойдет вновь точно при равенстве входного и опорного напряжений, В этот момент начнет уменьшаться запирающее ключ 4 выходное напряжение операционного усилителя 1. При этом начнет падать положительное напряжение на третьем выводе ключа 4, вследствие чего конденсатор 7 начнет разряжаться через открываемый ключ 4, причем к инвертирующему входу операционного усилителя 1 прикладывается отрицательное напряжение, которое способствует еще большему открыванию ключа 4, т.е, опять начинает действовать положительная обратная связь.При этом вновь обеспечивается высо 35 40 45 50 55 Заряд конденсатора 7 также равен нулю. Когда медленно изменяющееся напряжение на входе 10 компаратора достигнет величины выходного напряжения источника 13 опорного напряжения,то выходное напряжение операционного усилителя 1 начнет менять знак с плюса на минус, в результате чего ключ 4начнет закрываться и положительноенапряжение на его третьем выводе начнет возрастать. Конденсатор 7 черезпервый резистор 6 начнет заряжаться,подавая на инвертирующий вход операционного усилителя 1 положительноенапряжение с выхода компаратора,т.е, действует положительная гибкаяобратная связь. Следовательно, в момент переключения компаратор работаетв регенераторном режиме, что обеспечивает высокое быстродействие припереключении и крутой передний фронтвыходного сигнала компаратора, а также отсутствие паразитных импульсныхсигналов, свойственных обычному компаратору в моменты переключения примедленном изменении входного напряжежения.3 133кая крутизна заднего фронта и отсутствие сигнала помехи.Таким образом, предлагаемый компаратор по сравнению с известным позволяет повысить точность сравнениядвух медленно меняющихся напряженийпутем исключения гистерезиса переходной характеристики компаратора встационарном режиме, При этом сохраняется высокое качество выходногосигнала, формируемого компаратором,и отсутствуют сигналы помех в моменты переключения.Действительно, вследствие того,что исключено влияние гистерезиса переходной характеристики данного компаратора на точность его работы,глубина положительной обратной связиможет быть сделана значительно большей, чем в обычном регенераторномкомпараторе. Поэтому и фронты импульсов выходного напряжения получаютсякруче даже при самых медленных изменениях входного напряжения,Указанное техническое преимущество достигается тем, что сигнал положительной обратной связи включает конденсатор 7, благодаря чему влияниеположительной обратной связи проявляется только в переходных режимах,а в стационарном режиме отсутствует.Кроме того, данный компаратор обладает дополнительными функциональными возможностями, потому что можетработать в режиме одновибратора. Действительно, пусть входное и опорноенапряжения равны нулю. Тогда под действием сигнала смещения, поступающего на первый вывод ключа 4 через пятый резистор 8, ключ 4 открыт. Приподаче на вход 10 компаратора кратковременного положительного импульсаключ 4 запрется и конденсатор 7 начнет заряжаться, удерживая компараторво включенном состоянии до окончаниязаряда, после чего ключ 4 начнет открываться и конденсатор 7 будет разряжаться, обеспечивая крутой заднийфронт выходного импульса.Подобным образом обеспечиваетсязадержка отключения компаратора, если в процессе сравнения двух напряжений после достижения равенствабыстро исчезает напряжение на входе 1 О компаратора, например приработе компаратора совместно синтегратором в составе генератораСледует отметить также, что введение пятого резистора 8 в состав компаратора обеспечивает возможность его работы в режиме нуль-органа, так как напряжение смещения, открывая ключ 4, дает возможность устройству работать при нулевом опорном напря 10 15 20 жении..Указанные преимущества устройствапозволяют существенно повысить технические характеристики аппаратуры,использующей данный компаратор, чтопредопределяет широкие возможностиего использования в данной областитехники,Формул а и з обретения 25 Регенераторный компаратор, содержащий источник напряжения питания,источник опорного напряжения, первыйрезистор и операционный усилитель,З 0 соединенный инвертирующим входом спервым выводом второго резистора,неинвертирующим входом - с первымвыводом третьего резистора, а выходом - с первым выводом ключа, подключенного вторым выводом к общей шине35компаратора, а третьим выводом - кпервому выводу четвертого резистора,соединенного вторым выводом с первымвыводом пятого резистора, причемвторой вывод третьего резистора является информационным входом компаратора, отличающийся тем,что, с целью повышения точности,в нем дополнительно установлен кон 45 денсатор, соединенный первой обкладкой с первым выводом второго резистора, а второй обкладкой - с первымвыводом первого резистора, второйвывод которого является выходомкомпаратора и подключен к первому50выводу четвертого резистора, соединенного вторым выводом с выходомисточника напряжения питания, второйвывод пятого резистора подключен квыходу операционного усилителя, авыход источника опорного напряжениясоединен с вторым выводом второгорезистора,5924пилообразного напряжения. В этом случае обычный компаратор не может обеспечить полного сброса ин 5 тегратора в момент достижения пилообразным напряжением максимума.1335924Составитель Т.Нефедова Редактор С.Пекарь Техред В.Кадар Корректор Л.Бескид Закаэ 4045/40 Тираж 863 Подписное ВНИИПИ, Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4