Многоустойчивый компаратор тока

(19) (11) За) С 05 В 101 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУетельство СССР /20, 04.04.74.ельство СССР /20, 11.02.74 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.374.5(088.8)(54)(57) МНОГОУСТОЙЧИВЫЙ КОМПАРАТОР ТОКА, содержащий 8 транзисторных генераторов тока, )1 сравнивающих транзисторов, коллекторы которых подключены к шине нулевого потенциала через туннельные диоды, 11 выходных транзисторных ключей, входы которых подключены параллельно соответствующим туннельным диодам, а выводы эмиттерных резисторов транзисторных генераторов тока подключены к шине источника питания, резистор и источник измеряемого тока, о т л и ч а ю щ и й-, с я тем, что, с целью повышения быст родействия и упрощения, в него введены встречно-параллельно включенныедиоды, два стабилитрона, при этомэмиттеры сравнивающих р - и -р-транзисторов объединены и подключены кшине нулевого потенциала через общийгенератор тока, их базы подключены ксоответствующим коллекторам п - Р- Птранзисторов транзисторных генераторов тока, а соседние коллекторы транзисторов транзисторных генераторовтока соединены между собой черезвстречно-параллельно включенные диоды, причем коллектор транзистора первого транзисторного генератора токасоединен с выхоцом источника измеряемого тока, коллектор последнего транзисторного генератора тока подключен через встречно-параллельно включенные диоды к первому выводу резистора, второй вывод которого непосредственно подключен к базам транзисторов транзисторных генераторов токаи через первый стабилитрон к шинеисточника питания, а первый выводрезистора подключен через второйстабилртрон к шине нулевого потенциа 1129583Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в параллельных и в параллельно-последовательных аналого-цифровых преобразователях, а также для построения 5 амплитудных анализаторов в радиоизмерительных приборах и в системах ав. томатического контроля.Известны многоустойчивые компараторы, выходная информация которых 10 представлена в виде позиционного единичного кода и содержащие и дифференциальных каскадов, одни входы которых соединены с источниками опорных напряжений, а другие с источниками 15 входного сигнала, при этом в каждый каскад введены генераторы тока, включенные в эмиттерные цепи, выходные транзисторные ключи, дополнительные транзисторы, резисторы, источник сме щающего напряжения, причем коллекторы сравнивающих транзисторов попарно объединены и через резисторы подключены к шине источника питания, коллекторы выходных транзисторных клю чей, базы которых соединены с резисторами, а эмиттеры объединены и подключены к источнику смещающего напряжения и через резисторы соединены с базами дополнительных транзисторов,З 0 коллекторы которых через резисторы соединены с базами выходных транзисторных ключей, а эмиттеры - с токо- задающими резисторами генераторов токасоседних дифференциальных каскадов с меньшим опорным напряжением 11.Недостатками таких устройств являются сложность технической реализации и низкая чувствительность, приводящая к появлению неоднозначности в вьгкодном эквиваленте. Наиболее близким по техническойсущности к предложенному является многоустойчивый компаратор тока, содержащий И транзисторных генера .1 горов тока, И сравнивающих транзисторов, коллекторы которых подключены к шине нулевого потенциала через туннельные диоды, 8 выходных транзисторных ключей, входы которых подклю чены параллельно соответствующим туннельным диодам, а выводы эмиттерных резисторов транзисторных генераторов тока подключены к шине источника питания, резистор и источник измеряемо 55 го тока, при этом базы сравнивающих транзисторов соединены соответственно с источниками измеряемого тока и опорного напряжений, а, коллекторы -с туннельными диодами, причем коллекторы выходных транзисторных ключейчерез последовательно соединенныедиод и резистор каждого сравнивающего транзистора соединены с токозадающими резисторами генераторов тока,а через конденсаторы - с коллекторами сравнивающих транзисторов соседних младших сравнивающих транзисторов и.катодами туннельных диодов,аноды которых соединены с шиной источника питания, причем коллектор И1 сравнивающего транзистора соединенчерез резистор с шиной источника пи -тания 2,Недостатками таких устройств являются сложность технической реализации и низкое быстродействие, вызванное необходимостью наличия периодически следующих импульсов сброса иконденсаторов, затягивающих переходные процессы.Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение. Поставленная цель достигается тем что в многоустойчивый компаратор тока, содержащий 1 транзисторных генераторов тока, 8 сравнивающих транзисторов, коллекторы которых подключены к шине нулевого потенциала через туннельные диоды, 8 выходных транзистор" ных ключей, входы которых подключены параллельно соответствующим туннельным диодам, а выводы эмиттернык резисторов транзисторных генераторов тока подКлючены к шине источника питания, резистор и источник измеряемого тока, введены встречно-параллельно соединенные диоды, два стабилитро- на,при этом эмиттеры сравнивающих р-р-транзисторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала через общий генератор тока, их базы подключены к соответствующим коллекторам И -р-й-транзисторов транзисторных генераторов тока, а соседние коллекторы транзисторов транзисторных генераторов тока соединены между собой через встречно-параллельно включенные диоды, причем коллектор транзистора первого транзисторного генератора тока соединен с выходом источника измеряемого тока, коллектор последнего транзисторного .генератора тока подключен через встречно-параллельно включенные диоды к первому выводу резистора, второй вывод кото3 11295рого непосредственно подключен к базам транзисторов транзисторных генераторов тока и через первый стабилитрон к шине источника питания, а первый вывод резистора подключен черезвторой стабилитрон к шине нулевогопотенциала.На фиг. 1 представлена принципи -альная схема многоустойчивого компаратора тока; на фиг. 2 - временные 10диаграммы, поясняющие его работу.Многоустойчивый компаратор тока,содержит транзисторные генераторытока 1-1-1- И, выполненные на транзисторах 2 и токозадающих резисторах 3, при этом базы транзисторовподключены к источнику напряжениясмещения, выполненного на стабилитроне 4 и резисторе 5, а каждый коллек;тор транзистора транзисторного генератора тока 1- П подключен к коллектору транзистора последующего транзисторного генератора тока черезвстречно-параллельно включенные дио.ды 6-1-6-(и) и 7 - 1-7-(п), приэтом коллектор транзистора 3 первоготранзисторного генератора тока подключен к шине нулевого потенциала черезисточник измеряемого тока 8, а коллектор транзистора последнего транзисторного генератора тока 1 - и подключен к шине нулевого потенциалачерез последовательно соединенныевстречно-параллельно включенные диоды6-и и 7-П и стабилитрон 9, причемколлекторы транзисторов 3 транзистор-З 5ных генераторов тока подключены соответственно к базам сравнивающих транзисторов 10-1 в 10-п, эмиттеры которых через генератор 11 тока подклю 40чены к шине нулевого потенциала., аколлекторы - соответственно к туннель.ному диоду 12 и базе транзистора 1.3,.коллектором подсоединенному к второму источнику Е напряжения через рег 45зистор 14, при этом туннельный диод12, транзистор 13 и резистор 14 сих связями между собой образуют выходные транзисторные ключи 15-115-п, а резисторы 3 и стабилитрон 4своими выводами подключены к первому50источнику Е напряжения.Устройство работает следующим образом,С помощью генераторов тока 1-1 - 55и д опорнье токи 1 рпвеличины которых устанавливают пороговые уровни тока переключения компа 83 аратора и определяются сопротивлениями резисторов 3 и напряжением стабилизации стабилитрона 4. Эти токи про.текают через диоды 7-1 - 7- и и ст- билитрон 9. Поэтому потенциал точек соединения коллекторов транзисторов- генераторов тока 1-и - 1-1 и диодов 7-и - 7-1 постепенно понижается, При отсутствии измеряемого тока ( =О) он будет самым низким на коллекторе первого транзистора-генератора тока 1 и.Сравнивающие транзисторы 10-1 10-п, на базы которых подаются коллекторные напряжения транзисторов- генераторов тока 1-1 - 1-п,образуют многовходовой переключатель тока. Величина переключаемого тока задается генератором 11 тока и превышает пиковое значение тока туннельных диодов 12 выходных транзисторных ключей 15-1 - 15-и. Поскольку при 1=0 наиболее низким оказывается потенциал базы транзисторов 10-1, то весь ток генератора 11 протекает через туннельный диод 12 первого выходного ключа 15-1. Этот туннельный диод на" ходится в высоковольтном состоянии и отпирает транзистор 3 ключа 15-1. Все остальные ключи 15-2 - 15- и заперты, так как их туннельные диоды находятся в низковольтном состоянии (фиг. 2).При нарастании тока д (фиг. 20) состояние выходного кода компаратора 0111 не изменится до тех пор,.пока измеряемый ток источника 8 меньше чем 1 , При 0 с 1 хотя частьколлекторного тока транзистора 2 генератора тока 1-1 и начнет ответвляться на источник измеряемого тока 8, однако "излишек" тока 1-продолжает протекать через диьды 7-1 - 7-п, поддерживая потенциал базы транзистора 10-1 самым низким.Когда токпревысит величину тока 1 , то разностный ток 1-д меняет знаки начинает протекать через диод 6-1, вычитаясь из тока Зрп генератора тока 1-2. Потенциал базы транзистора 10-1 начинает превышать на величину прямого радения напряжения Б -0,7 В, диода 6-1 потенциал базы транзистора 10-2, который теперь оказывается самым низким. Это вызывает переключение тока генератора 11, который, протекая через транзистор 10-2, переводит туннельный диод 1,2-2 в высоковольтное состояние и откры1129583 Рых. 3нный юбинциный дИ Вих г Пюзид Риг. 1 вает ключ 15-2. Ключ 15-1 при этом запирается (фиг. 2 а,б,в), поскольку его туннельный диод переходит в низковольтное состояние, и выходной код компаратора тока принимает новое значение 101 1.Второе устойчивое состояние компаратора, соответствующее коду 101 1, сохраняется до тех пор, пока 1с соп с 1 . Если измеряемый ток попадает в зону 14 1 с 1 я , то компараторкснова изменит свое состояние (фиг, 2 а, г) и на его выходах устанавливается новое значение кода 11011. Таким образом, попадание входного сигна лав определенные зоны, устанавли.ваемые с помощью токов 1 о, -1генераторов тока 1- 1 - 1-п, вызывает переключение компаратора в соответствующее устойчивое состояние и изме нение его выходного кода.Для переключения многовходового переключатеЛя тока на сравнивающих транзисторах 10-1 - 10-П достаточно изменения напряжения на базе одного 25 из них на 0,2-0,3 В. Изменение же потенциала на базах этих транзисторов, вызванное изменением входного тока компаратора, происходит на величину, равную удвоенному значению прямого падения на диодах 2 О О,ЗВ.Все это, а также высокая стабильность пиковых значений токов туннельных диодов, обеспечивают четкое пере,ключение многоустойчивого компаратора тока из одного устойчивого состояния в другое и устраняют неоднозначность выходного кода.Транзисторы-генераторы тока, всегда находятся в активном режиме, исключается также необходимость в импульсах сброса и в конденсаторах, предназначенных для возвращения туннельных диодов в исходное низковольтное состояние. Это позволяет намного повысить быстродействие устройства, снизить динамические погрешности, вызываемые резкими изменениями входного сигнала, а также значительно упростить построение многоустойчивого компаратора. Поэтому предлагаемое устройство особенно перспективно для применения в быстродействующих асинхронных параллельно-последовательных аналого-цифровых преобразователях следящего типа.1129583 В.З Уикли Составитель Н,Маркидактор Ю.Петрушко Техред С.Легеза ректор В.Гирняк Заказ 9 Подписно Тйраз 841 Государственного елам изобретений и Москва, Ж, Ра/37ВНИИПИпо д113035 комитета СС открытийушская наб.