Компаратор напряжений

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСК СПУБЛИК а)525(59 4 Н 03 К 5 05 В 1/О 1 ИСАН РЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТВ ТОР СНОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПОИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(56) Кондалев А.И. Системные преобразователи формы информации. К.: Наукова думка, 1974, с. 249,(57) Изобретение относится к импульсной технике н может быть использованов радиоиэмерительной аппаратуре, ваналого-цифровых преобразователях.Целью изобретения является повышениебыстродействия. Цель изобретения "достигается тем, что в компараторе,содержащем последовательно соединенные ограничитель 1 входного раэностного сигнала, первый и второй дифференциальные каскады 2, 4, блок 4сдвига уровня и триггера-защелки 5,в ограничитель 1 входного разностного сигнала введены пятый, шестой,седьмой, восьмой и девятый транзисторы 4-17, третий источник 19 токаи конденсатор 20, что позволило значительно увеличить режимные токи вовремя формирования фронта сигналапри малых статических значениях этихтоков и тем самым уменьшить времявосстановления, обеспечивающее повышение быстродействия. Кроме того,ограничитель 1 входного сигнала содержит первый, второй, третий и четвертый транзисторы 6-9, два источника 10, 11 тока и две шины 21, 22нием.Цель изобретения - повышение быстродействия компаратора за счет уменьшения времени восстановления.На фиг. 1 представлена структурно- принципиальная схема компаратора напряжений; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу компаратораКомпаратор напряжений содержит последовательно включенные ограничитель 1 вхоного разностного сигнала, первый усилительный дифференциальный каскад 2, блок 3 сдвига уровня, второй усилительный дифференциальный каскад 4 и триггер-защелку 5. Ограничитель 1 входного сигнала содержит первый, второй, третий и четвертый биполярные транзисторы 6-9 одного типа проводимости и два источника10 и 11 равных токов. Причем геометрические размеры первого и четвертого, второго и третьего транзисторов6-9 попарно равны, а площади эмиттеров первого и четвертого транзисторов 6 и 9 отличаются от площадейэмиттеров второго и третьего транзисторов 7 и 8. Эмиттеры первого ивторого, третьего и четвертого транзисторов 6-9 попарно объединены иподключены симметрично к источникам10 и 11 тока, а базы первого и третьего, второго и четвертого транзисторов 6-9 попарно объединены и являются входами 12 и 13 компаратора.,При этом в ограничитель 1 вхсдногоразностного сигнала,дополнительновведены пятый, шестой, седьмой, восьмой,и девятый транзисторы 14-18,третий источник 19 тока и конденсатор 20, так что типы проводимостипятого и шестого транзисторов 14и 15 противоположны, а седьмого,восьмого и девятого транзисторов16-18 соответствуют типам проводимости первых четырех транзисторов. Приэтом эмиттеры пятого и шестого транзисторов 14 и 15 объединены и подключены к третьему источнику 19 токаи одной из обкладок конденсатора 20,другая обкладка которого соединенас первой шиной 21 питания. Коллекторы пятого и шестого транзисторов 14и 15 объединены и подключены к базам 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиоизмерительной аппаратуре, в микросхемах аналого-цифровых пре 5 образователей с низковольтным питаседьмого, восьмого и девятого транзисторов 16-18, эмиттеры которых соединены с второй шиной 22 питания противоположной полярности, Причем коллектор седьмого транзистора 16 подключен к базе пятого 14 и эмиттерам первого и второго транзисторов 6 и 7Коллектор восьмого транзистора 17 подключен к базе шестого 15 и эмиттерам третьего 8 и четвертого 9 транзисторов, а коллектор девятого транзистора 18 соединен с его базой.Устройство работает следующим образом.При быстрых изменениях входного сигнала, когда быстродействие известного компаратора ограничивается изза малой величины токов Т, (которыми перезаряжаются паразитные емкости в схеме), в предлагаемом устройстве дополнительно введенные элементы позволяют добиться значительного увеличения режимных токов во время формирования фронтов сигнала при сохранении малых статических значений этих токов, равныхо+ ягде 1- ток третьего источника.Действительно, пусть на вход 12 компаратора подано постоянное П напряжение перегрузки (фиг. 2 а), а на вход 13 компаратора в момент времени Со - перепад напряжения амплитудой 11 . Одновременно с переходом транзисторов 6 и 8 в режим отсечки перепад входного напряжения передается на базы транзисторов 14 и 15, находящихся в активном режиме. Благодаря наличию конденсатора 20, который для быстрых (высокочастотных) составляющих входного сигнала имеет малое сопротивление, суммарный коллекторный ток щ транзисторов 14 и 15 во время формирования фронта может в несколько раз превысить статическое значениех (р) = 1 (1+ - -ф- - ),11 мо Сщ и т +дрсгде р - оператор Лапласа-Карсона;С - величина емкости конденсатора;Чт- температурный потенциал,При этом перезаряд параэитных емкостей в процессе перехода транзисторов 7 и 9 в активный режим осуществляется токами источников 105 15258 и 11 и коллекторными токами транзисторов 16 и 17. Следовательно, значение задержки ограничителя в предлагаемом устройстве составляет+ Сп(Нп Н 6)5огде Н - диапазон линейной работыдифференциального каскада. 91 6содержит первый, второй, третий и четвертый биполярные транзисторы одного типа проводимости и два источника равных токов, причем геометрические размеры первого и четвертого, второго и третьего транзисторов попарно равны, а площади эмиттеров первого и четвертого транзисторов отличаются от площадей эмиттеров второго и третьего транзисторов, коллекторы всех транзисторов соединены с шиной питания, эмиттеры первого и второго, третьего и четвертого транзисторов попарно объединены и подключены симметрично к источникам тока, а базы первого и третьего, второго и четвертого транзисторов попарно объединены и являются входами .компаратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в ограничитель входного раэностного сигнала дополнительно введены пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый транзисторы, третий источник тока и конденсатор, при этом типы проводимости пятого и шестого транзисторов противоположны, а седьмого, восьмого и девятого транзисторов соответствуют типам проводимости первых четырех транзисторов, эмиттеры пятого и шестого транзисторов объединены и подключены к третьему источнику тока и одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого соединена с первой шиной, а коллекторы пятого и шестого транзисторов объединены и подключены к базам седьмого, восьмого и девятого транзисторов, эмиттеры которых соединены с второй шиной питания противоположной полярности, причем коллектор седьмого транзистора подключен к базе пятого и эмиттерам первого и второго транзисторов, коллектор восьмого транзистора подключен к базе шестого и эмиттерам третьего и четвертого транзисторов, а коллектор девятого транзистора соединен с его базой. 10 У= +2(,Формула изобретения Компаратор напряжений, содержащий последовательно включенные ограничитель входного разностного сигнала, первый усилительный дифференциальный 45 каскад, блок сдвига уровня, второй усилительный дифференциальный каскад и триггер- защелку, а ограничитель входного разностного сигнала Сравнение величин задержек прототипа и предлагаемого устройства при условии , ) 1 (это обеспечивается соответствующим выбором параметров схемы) позволяет сделать вывод, что в предлагаемом устройстве возможно достичь большего быстродействия, чем в прототипе благодаря уменьшению вре мени восстановления.На фиг, 2 б показаны временные диаграммы формирования фронта сигналов на эмиттерах транзисторов в схеме прототипа (сплошная лйния) и в предлагаемом устройстве - пунктирная линия. На фиг. 2 в показаны временные диаграммы изменения эмиттерных токов транзисторов 6 и 8 (кривая 1) и 7 и 9 (кривая 2 и 3) для прототипа и предлагаемой схемы. На фиг2 г30 показана временная диаграмма изменения коллекторных токов транзисторов 16 и 17. На фиг. 2 д показаны временные диаграммы разностного сигнала выхода схемы ограничителя, использу- З 5 емой в прототипе, и в предлагаемом устройстве (соответственно сплошная и пунктирная линии),1525891 М 3 О Э О Фиа 2 СоставительРедактор И. Касарда Техред Л,Олю Маркин Корректор Заказ 7242/54 Тираж 884 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужг ул, Гагарина, 1