Устройство для сравнения напряжений

Союэ Советсиил Соцмалмстнческил РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЯЛЬСТВУ пп 657406(22) Заявлено 09.03.76(2) 2332282/18-21с присоединением заявки51) М. Кл. 05 В 1/О Гюсудерственнвб кСССР норитет -убликовано 15,04,7 ВБюллетень 14 делам лзабрете н аткрытлй) УДК С 21.3 , 33 (088. 8) Дата опубликования описания 18.04,7 2) Авторы изобретен и Я, Загурский и Г, И. Готлиб 71) Заявител 11 нститут эаектроники и вычислительной техник ЛН Латвийской ССР 4) УСТРОЙСТВО ДЛ 51 СРЛВНЕНИ 51 НЛПРЯЖЕНИЙ Изобр 1 технике, которых времени, деленной ение относится импу ойств нои в частности к у импульсы выдают соответствующий характеристики в в моме напич одного сигн дпя сравненияаифференцнапьИзвестно устройство апряжений, содержащее ый каскад)11.Основным недостатк тва является огрвниче ых возможностей при м этого устройие функционапьааанных парамет ах чувствитепь ыстродействие,и и неаостаточн. Наиболее б нием к данном устройство дп им техническим решезобретению являетсяавнения напряжений,иэ у и ла, предназначено дпя сравнения двухэлектрических сигналов, например двухнапряжений,и может быть использовано системах автоматического контроля,лектроизмерительных системах, техникеналого-цифрового преобразования,содержащее дифференциальный каскаа, нелинейную нагрузку, эмиттерные повторители, источники тока, смешения и опорного напряжения, транзисторы и резисторы 2.Это устройстВо не может работать в режиме без стробирования, кроме того, оно обладает низким быстродействием, обусловленным сложностью схемы и наличием длинной цепи обратной связи. 11 епь изобретения - повышение быст- О родействия устройства.С этой целью в устройство апя сравнения напряжений, содержащее дифференциальный каСкад, нелинейную нагрузку, эмиттерные повторители, источники тока, ф смещения и опорного напряжения, транзисторы и резисторы, введен многоэмиттерный транзистор, база которого соединена с зажимами источника опорного напряжения, коллектор соединен с нелинейной нагрузкой и через первый эмкт- терный повторитель - с базой первого транзистора, коллектор этого транзистора через второй эмиттерный повторитепь.резистор - с источником смещения, приэтом эмиттер первого транзистора соединен с первым эмиттером многоэмиттерного транзистора, с первым источником 5тока и эмиттером третьего транзистора,база которого соединена с прямым выходом дифференциального каскада, эмиттер второго транзистора соединен с вторым эмиттером многоэмиттерного тран 10зистора и с вторым источником тока,На чертеже представпена принципиапьная эпектрическая схема предлагаемогоустройства,Устройство включает в себя прямой15выход 1 дифференциального каскада, прямой вход 2 дифференциапьного каскада иинверсный вхоп 3 дифференциального каскада которые являются входами устрой 120ства, инверсный выход 4, допопнитепьный вход 5, зажим 6 источника опорногонапряжения, дифференциальный каскад 7,соответственно третий, второй и первыйтранзисторы 8 - 10, второй и первый25источники тока 11 и 12, многоэмиттерный транзистор 13, резистор 14 нелинейной нагрузки, транзистор 15 нелинейнойнагрузки, резистор 16 смешения транзистора 15 транзистор 17 эмиттерного(30повторитепя цепи положительной обратнойсвязи, выходной эмиттерный повторитепь18 ивыходной зажим 19.Устройство обеспечивает возможностьработы в следующих основных режимах;режим сравнения напряжений без гистерезиса с чувствительностью, регулируемойкак по величине, так и по знаку; режимсравнения со стробированием и фиксациейвыбранного логического состояния.Дпя реализации режима сравнения безгистерезиса с регулируемой чувствительностью базу транзистора 9 подключаютк выходу 1 дифференциального каскада, азажим 6 подключают к источнику опорного напряжения, величина которого определяет чувствительность и .ее знак. Дпя получения .максимальной стабиньной чувствительности зажим 6 подключают к инверсному выходу дифференциального каскада.В режиме сравнения с регупируемой чувствительностью, устройство работает следующим образомВход. 5 соединяют с выходом;1 а, зажим 6 соединяют с источником онорного напряжения, равного попусумме высокого и низкого уровней напряжения нв важи;(е 1(9, Входы 2 и 3;шпются вхопами устроиства. Нусть в исходном со - стоянии напряжение по входу 2 меньше по величине, чем по входу 3, и одинаково с ним по знаку, Напряжение и прямом выходе 1 дифференциального каскада меньше опорного, транзисторы 8 и 9 заперты а ток источников 11 и 12 переключен в нелинейную нагрузку транзистора 1 3, Транзистор 10 выключен, поскольку напряжение на эмиттере транзистора 17 меньше напряжения на базах транзисторов 8 и 9, Напряжение на зажиме 19 устройства соответствует низкоМу уровню напряжения.Увеличение напряжения по входу 2 приводит к увепичению напряжения на выходе 1, Когда напряжение на нем станет равным опорному, то напряжение на эмиттере транзистора 17 также станет равно опорному, и транзистор 1 0 начинает открываться, что приводит к развитию лавинообразного процесса переключения тока источника 12 за счет положительной обратной связи, реализуемой транзисторами 17 и 10, при этом транзистор 10 открыт, а транзисторы 13 и 8 заперты. На зажиме 19 устанавливается фиксированный низкий уровень напряжения. Дальнейшее увепичение напряжения по входу 2 не приводит к каким-либо изменениям на зажиме 19, ток источника 1 1 переключается в транзистор 9, на выходе эмиттерного повторителя появляется высокий уровень напряжения.Если напряжение нв входе 2 уменьшается, то при равенстве напряжений на выходе 1 и опорного, ток источника 11 начинает переключаться транзистором 9 в нагрузку транзистора 1 3, напряжение на эмиттере транзистора 17 уменьшается и по достижении напряжения на выходе 1 происходит павинообразный процесс переключения тока источника 1 2, в результате чего транзистор 10 закрывается, а транзисторы 18 и 13 включаются, на зажиме 19 напряжение достигает фиксированного высокого уровня,Транзистор 15 автоматически ограничивает изменение напряжения нв резисторе 14, искпючая насыщение транзистора 13. Максимальная величина ограничиваемого напряжения равна. сумме напряжения, на,переходе эмиттер-база транзистора 15,и падения напряжения на резисторе 1 6 при протекании коппекторного тока транзистора 1 7. Отрицатепьная обратная связь между транзисторами 15 и 17 стабипизирует режим ограничени я, что повышает на аежн ость работы и быстродействие устройства.Скорость развития павинообразного переключения не зависит от крутизны входного сигнапа, а зависит лищь от быстродействия переключателей тока.Выбор опорного напряжения опредепяет чувствительность устройства, поскольку напряжение на выходе 1 опредепяется напряжениями как по входу 2, так и по входу 3. Чувствительность устройства максимапьна, еспи опорное напряжение на зажиме 6 равно напряжению на выходе 1 при равенстве напряжений по входам 2 и 3. Поскопьку дифференциапьный каскад 7 симметричный, то для подучения максимапьной чувствительности устройства достаточно зажим 6 соединить с инверсным выходом 4.В режиме сравнения со стробированием и фиксацией погического состояния вход 5 основного перекпючатепя тока используют как вход стробирования, а зажим 6 подключают к источнику опорного напряжения, равному попусумме высокого и низкого уровней напряжения на зажиме 19. Уровни напряжения и вепичина сигнала стробирования выбираются равными вепичине и уровням выходного сигнала устройства. В этом режиме сравнение происходит только при воздействии высокого уровня сигнала стробирования по входу 5. Еспи низкий уровень напряжения на зажиме 19 получен в процессе сравнения, то он фиксируется до окончания стробируюшего сигнапа. При подаче низкого уровня напряжения на вход 5 ос новного перекшочатепя тока на выходе эмиттерного повторителя устанавливается также низкий уровень напряжения, а на зажиме 19 устройства- высокий уровень напряжения, независимо от величины сравниваемых напряжений,формула изобретенияУстройство дпя сравнения напряжений,содержащее дифференциальный каскад,непинейную нагрузку, эмиттерные повторит пи, источники тока смешения иопорного напряжения, транзисторы и ре 5зисторы, о т и и ч а ю ш е е с я, тем,что, с целью повышения быстродействияустройства, в него введен многоэмиттерный транзистор, база которого соединена с зажимами источника опорного на 20пряжения, коппектор соединен с нелинейной нагрузкой и через первый эмиттерный повторитель - с базой первого транзистора, коппектор которого через второйэмиттерный повторитепь соединен с выходным зажимом, и через резистор систочником смешения, при этом эмиттер первого транзистора соединенс первым эмиттером многоэмиттерного транзистора с первым источникомтока и эмиттером третьего транзистора,база которого соединена с прямым выходом дифференциапьного каскада, эмиттер второго транзистора соединен со втоЗ рым эмиттером многоэмиттерного транзистора и со вторым источником тока.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Журнал "Эпектроника", % 21,1972, с. 54-62.2. Патент США Ю 3638041,кп. 307-247, 25.06,72.+и Составитель Л, Федороваова Техред О, Андрейко Корректор М. По дактор каэ 179 Филиал П 11 П Патент, г, Ужгород, ул. Проектная 4/46 Тираж ИНИИПИ Госуд по делам и 13035, Москва, К 014 Подписноерственного комитета СССРобретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/