Частотный компаратор

(21) (22) (46) (72) (53) (56) У 696 а в блокинг-генераторе, снимаются вторичных обмоток трансформатора в блоке сравнения и прикладываювстречно через соответствующие блока сравнения и проходные конденсаторы к базам транзисторов элемента ИЛИ. Этот элемент усиливает поступающие на его входы напряжения, затем суммирует их на общей коллекторной нагрузке и подает суммарное напряжение на вход триггера Шмитта, Усиленное в нем напряжение через кон" денсатор поступает на базу транзистора блокинг-генератора. Этот транзистор формирует лавинно нарастающие фронты сигналов при критических значениях ЭДС обратных связей. Такие значения ЭДС принимают в процессе разряда конденсатора блокинг-генератора, заряд которого осуществляется импульсом отрицательной полярности при срабатывании триггера Шмитта в процессе формирования лавинно нарастающего фронта сигнала на выходе ком. паратора. Лерераспределеиие потенцитх барьеров диодов блока сравнетво ССС 1978. о СССР 1976.6 устроиигналов,ния в ствам сравненияформирующих реэувиде импульсного логовь тат сра игнала,астот зност торого пропор нальнаи можетнии сиг входных сигналов,менение при сравне при пос альнь я приводи мых нап яж иентов обратн частоту следо ходе компарат ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ЧАСТОТНЬП 1 КОМПАРАТОР (57) Компаратор относится туПающих от двух независимых встречно включенных источников, имеющихобщую точку. Целью изобретения является повьппение выходной мощностикомпаратора. Это достигается тем,что в компараторе два независимыхэлектрических сигнала встречно подаются на его входы. Разность этихсигналов перераспределяет потенциальные барьеры диодов блока сравнения, ЭДС положительной и отрицательной обратных связей, индуцированные вторичной обмоткой трансформатоизменению сравниваеи к изменению коэффи гх связей, изменяющихния импульсов на выа. 2 ил.,1, 2Йзобретение относится к устройствам сравнения аналоговьгх сигналов, Формирующих результат сравнения в виде импульсного сигнала, частота которого пропорциональна разности входных сигналов, и может найти применение при сравнении сигналов, поступающих от двух независимых встречно- включенных источников, имеющих общую точку.Цель изобретения - поньппение выходной мощности компаратора.На фиг.1 приведена принципиальная схема компаратора; на фиг.2 - функциональная схема компаратора с дополнительным компенсирующим входом.Компаратор содержит первую 1 и вторую 2 входные клеммы, блок 3 сравнения, блокинг-генератор 4, четвертый 5 и третий 6 конденсаторы, элемент ИЛИ 7, триггер 8, первый 9 и нторой 10 диоды, трансформатор 11, первую 12, вторую 13 и третью 14 обмотки трансформатора 11, транзистор 15, второй 16 и первый 17 конденсаторы, первый 18 и второй 19 резисторы, транзисторы 20 и 21, резисторы 22 - 24, транзисторы 25 и 26, резисторы 27 и 28, конденсатор 29, резисторы 30 и 31, источник 32 напряжения питания, первую 33 и вторую 34 клеммы питания, первую 35 и вторую 36 входные и выходная 37 клеммы элемента ИЛИ 7, первую 38 и вторую 39 клеммы питания, входную 40 и выходные 41 и 42 клеммы триггера 8, компенсирующий вход 43, стабилизирующий элемент 44, усилитель 45, буферный усилитель 46, транзистор 47, резистор 48, транзистор 49, резисторы 50 и 51 конденсатор 52, резисторы 53 - 55 и конденсатор 56.Блок 3 сравнения содержит первый 9 и второй 10 диоды, соединенные с первой 1 и второй 2 входными клеммами чаСтотного компаратора, а также с первыми выводами первой 12 и второй 3 обмоток (т.е. обмоток положительной и отрицательной обратньгх свя. зей) трансформатора 11, вторые выводы которых соединены между собой согласно в общей точке.Блокинг-генератор 4 содержит третью обмотку 14 (т,е. обмотку положительной обратной связи) трансформатора 11, нагруженную на транзистор 15, второй (зарядный) конденсатор 16, Формирующую БС-цепь, содержащую первый конденсатор 17, первый резис второй резистор 19%2 где Ь - постоянныи коэффициент.50 Зависимость между динамическимкоэффициентом усиления по напряжениюК и запирающим напряжением 1 вы 9ражается формулой(2) где 7. - сопротивление коллекторной нагрузки; 3968тор 18 исмещения.В качестве триггера 8 применяюттриггер Шмитта, содержащий транзисторы 25 и 26, резисторы 27, 28 и 30 5коллекторной и общей эмиттерной нагрузок, зарядный конденсатор 29 и резистор .31 смещения.Стабилизирующий элемент 44 выполнен на транзисторе по схеме с общим коллектором, выходом с эмиттера и базой, соединенной с компенсирующим входом 43.Усилитель 45 собран на транзисторе 47 и резисторе 48 коллекторной нагрузки.Буферный усилитель 46 выполнен натранзисторе 49 и содержит входной де.литель на резисторах 50 и 51, конден.сатор 52 резистор 53 коллекторной нагрузки, выходной делитель из реэис торов 54 и 55 и конденсатор 56, соединяющий коллектор с выходом,Техническим приемом для эффективного аналого-частотного преобразования, т,е. для снижения энергии сигна.лов, к электрическим потенциалам которых известный компаратор имеет предельную чувствительность, является использование закономерности, объясняемой применением кинетической теории к носителям зарядов, преодолевшим противодействующий суммарный потенциал приложенного запирающего нап ряжения и барьерного потенциала контактирующих поверхностей полупроводников базового перехода. Статистичес кая активность таких зарядов, т,е.достаточность запасенной энергии для 40преодоления противодействующего суммарного потенциала, приводит к появлению тока через базовый переход: электронный для р-л.р -транзистора и дырочный для й транзистора. Зависимость базового тока 1 у от запирающего базового напряжения 11 выражается Формулой12396коэффициент передачи тока,т.е, при убывании запирающего напряжения 11 коэффициент усиления Кн возрастаетпо параболическому закону.Коэффициент обратной связи блокинг-генератора 4 является произведением коэффициента усиления транзистора 15 блокинг-генератора 4 при его заданном базовом смещении в невозбужденном состоянии на результирующий коэффициент трансформации трансформатора 1 и на коэффициенты усиления всех усилительных звеньев в компараторе. Если коэффициент обрат- ной связи превьппает единичное значение, то блокинг-генератор 4 возбуждается и начинает генерировать импульсы. Увеличение коэффициента об- . ратной связи блокинг-генератора 4 вс 0 силу закономерности (2) приводит к ускорению момета достижения коэффициентом обратной связи своего критического значения, которое незначительно превьппает единицу, При уменьшении коэффициента обратной связи блокинг-генераторя 4 до величины, меньпей единицы, проходит срыв регенерации, т.е, дегенерация. Генерация импульсов с возможностью их дегене 30 рации характеризует данный компаратор как регенерятивный.Компаратор работает следующим образом.Два независимых электрических сигнала подаются встречно на входные клеммы 1 и 2 частотного компаратора. Разность потенциалов этих сигналов перераспределяет потенциальнье барье ры первого и второго (сравнивающих) диодов 9 и 10, ЗДС передаточных связей, индуктировянные с третьей обмотки 14 трансформатора 11, снимаются с первой и второй обмоток 12 и 13 положительной и отрицательной связей и встречно прикладываются через соот 4 ветственно диодь 1 9 и 10, третий и четвертый (проходные) конденсаторы б и 5 на базы транзисторов 21 и 20 элемента ИЛИ 7. Элемент ИЛИ 7 усиливает поступившие на его входы сигналы, суммирует их на общей коллекторной нагрузке-резисторе 22, Выходной сигнал элемента ИЛИ 7 с резистора 22 поступает на вход триггера 8, т.е. на базу транзистора 25, Вьходной сиг- нал триггера 8 с его выходной клеммы 41 поступает через второй конденсатор 16 на базу транзистора 15 бло 81 4кинг-генератора 4. Транзистор 15 формирует лавинно нарастяюще фронты импульсов при критических значенияхкоэффициентов обратных связей черезпервую и вторуо обмотки 12 и 13трансФорматора 11, которые достигаются в процессе разряда второго конденсатора 16. Заряд второго кднденсатдра б осуществляется импульсом отрицательной полярности, формируемым навыходной клемме 41 триггера 8 в момент его срабатывания.Перераспределение потенциальныхбарьеров первого и второго диодов 9и О приводит к изменению сигналовна входах элемента ИЛИ 7, Это измене.ние приводит к изменению коэффициента обратной связи компаратора, который изменяет частоту следования импульсов в выходном сигнале триггера8, т.е. осуществляет их регенерациюня выходе частотного компаратЬра.1 астотпьй компаратор (Фиг.2) до -полн 11 тельно управляется по компенсирующему входу 43, Сигнал, поступивший на вход стабилизирующего элемента 44, задает амплитуду импульсов навыходе усилителя 45, работающего вклочевом режиме, Входной ключевой режим усилителя 45, а также согласование по Фазе сигналов, снимаемых свыходом триггера 8, осуществляет буФерный усилитель 46. Входной ключевой режим буферного усилителя 46 ипрохождение указанных сигналов обеспечивается делителем из резисторов50 и 51 и конденсаторов 52, а выходной клочевой режим - резисторами 54и 55 и конденсатором 56, Уменьшениеамплитуды отрицательных импульсов,приложенных к второму конденсатору16 блокинг-генератора 4, вызываетускорение моментов наступления критических значений коэффициентов обратных связей через обмотки 12 и 13трансформатора 11 и увеличение частоты следования импульсов выходногосигнала компаратора, снимаемого сколлектора транзистора 49 буферногоусилителя 46,Указанные отличительные особенности позволяют примерно на порядок повшсить выходную мощность компаратора Указанный положительный эффект позволяет снизить требования к энергии входнъ 1 х сигналов, к электрическим поте 1 циалам которых компаратор имеет предельную чувствительность, Достиг нутый эффект повьппает технические39681 5 12 возможности компаратора, что дает ему преимущества при использовании в; автоматическом комплексе по перера-, ботке информации в виде электрических сигналов от материальных источников. Введение компенсирующего входа в компаратор расщиряет его технические возможности до применения в автоматических компенсирующих устройствах с целью получения аналогового сигналав прямой функции от разности входных сигналов, что означает усиление сигнала. Формула изобретения Частотный компаратор, содержащий элемент ИЛИ, триггер, источник напряжения питания, подключенный клеммами к клеммам питания элемента ИЛИ и триггера, первый и второй диоды, подключенные катодами соответственно к первой и второй входным клеммам частотного комларатора а анодами - к первым выводам, соответственно, первой и второй обмоток трансформатора, вторые выводы которых соединены между собой и с первой обкладкой первого конденсатора, соединенного второй обкладкой с первым выводом первого резистора, соединенного вторым выводом с первой клеммой источника напржения питания, и третью обмоткутрансформатора, соединенную первымвыводом с коллектором транзистора,отличающийся тем, что,с целью повьппения выходной мощностикомпаратора, в нем дополнительно установлены второй, третий и четвертый 10 конденсаторы и второй резистор, соединенный первым выводом с вторым выводом первого резистора, а вторымвыводом - с первой обкладкой второгоконденсатора и базой транзистора, со единенного эмиттером с первой обкладкой первого конденсатора, подключенного второй обкладкой к второму выводу третьей обмотки трансформатора,вторая клемма источника напряжения 20 питания соединена с вторым выводомпервой обмотки трансформатора, вторая обкладка второго конденсаторасоединена с выходной клеммой триггера, соединенного входной клеммой с 25 выходной клеммой элемента ИЛИ, подключенного первой и второй входнымиклеммами к первым обкладкам соответственно третьего и четвертого конденсаторов, подключенных вторыми об- ЗО кладками соответственно к первой ивторой входным клеммам частотногокомпаратора.11239681 Составитель 1 О.ГладковТехред О.Гортвай Корректор В.Бутяга Редактор Н.Рогулич Заказ 3395/48 Тираж 836 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4