Компаратор нулевого уровня

(191 (111 01 К 197165 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 1056067, кл. С 01 К 19/165, 1980.Авторское свидетельство СССР У 1064218, кл. С 01 Н 19/165, 1980. (54) КОМПАРАТОР НУЛЕВОГО УРОВНЯ (57) Изобретение относится к област измерительной техники и может быть использовано, например, в устройствах автоматики, Цель изобретения - повышение помехозащищенности и расширение функциональных возможностей устройства. Компаратор содержит дифференциальные усилители 1 и 2, источники 4 и 5 опорного напряжения с отрицательным и положительным выходамии ключевой элемент 6 с контактами712. Введение дифференциальногоусилителя 3, инверторов 13 и 14, элементов И 15 и 16, элемента ИЛИ-НЕ 17,регистра 18 сдвига и счетного триггера 19 позволяет устроиству компарировать сигналы различной полярности. Помехоустойчивость предложеннойсхемы создается за счет образованиязон защиты до момента сравнения с нулевым значением входного сигнала ипосле этого момента. 2 ил.1133Изобретение относится к измерительной технике н может быть использовано в устройствах автоматики для контроля иэделий электронной техники.Целью изобретения является повышение помехоэащищенности и расширениефункциональных возможностей за счеткомпарирования сигнала различной полярности,На фиг.1 изображена функциональнаясхема компаратора; на фиг.2 - графики напряжений на входе компаратора иопорные напряжения, формируемые элементами компаратора.Компаратор нулевого уровня содержит первый, второй и третий соответственно дифференциальные усилители1-3, источник опорного напряжения сотрицательным выходом 4 и положительным выходом 5, ключевой элемент 6 спервой парой переключающих контактов -подвижным 7 и неподвижными 8 и 9 ивторой парой переключающих контактовподвижным 10 и неподвижными 11 и 12,первый инвертор 13, второй инвертор14, соответственно первый и второйлогические элементы И 15 и 16, логический элемент ИЛИ-НЕ 17, регистр 18сдвига, счетный триггер 19, вход 20компаратора, вход 21 запуска, вход 22синхронизации и выход 23 компаратора.Неинвертирующие входы дифференциальных усилителей 1 и 2 соединеныс входом 20 компаратора. Инвертирующий вход первого дифференциальногоусилителя 1 соединен с вторым неподвижным контактом 8 первой. пары переключающих контактов, с вторым неподвижным контактом 12 второй пары переключающих контактор и с положительным.выводом 5 источника опорного напряжения. Инвертирующий вход второго дифференциального усилителя 2 соединенс объединеннь 1 ми входами первого неподвижного контакта 9 первой парыпереключающих контактов и первого неподвижного контакта 11 второй пары йс отрицательным выводом 4 источникаопорного напряжения.Первый, второй, третий и четвертыйвходы первогс логического элементаИ 15 соединены соответственно с входом 21 запуска, выходом первого дифференциального усилителя 1, выходомдифференциального усилителя 2 и выходом дифференциального усилителя 3.Первый, второй, третий и четвертыйвходы логического элемента ИЛИ-НЕ 17 5887 соединены соответственно с выходомпервого инвертора 13, выходом первого дифференциального усилителя 1,выходом второго дифференциальногоусилителя 2 и выходом третьего дифференциального усилителя 3, Выход логического элемента ИЛИ-НЕ 17 соединенс К-входом счетного триггера 19, счет 10 ный вход которого соединен с синхронизирующим входом регистра 18 сдвигаи выходом второго логического элемента И 16, К-вход регистра 18 сдвига соединен с выходом первого инвертора 13, вход которого соединен свходом 21 запуска компаратора. Выходпервого логического элемента И 15соединен с 8-входом счетного триггера19, выход которого соединен с управ 20 ляющим входом ключевого элемента 6.Выход второго инвертора 14 соединенс первым входом второго логическогоэлемента И 16, второй и третий входыкоторого соединены соответственно с25 выходом второго дифференциальногоусилителя 2 и входом 22 синхронизации.Выход регистра. 18 сдвига соединен свыходом 23 компаратора,Устройство работает следующим об 30 разом.Сигнал запуска. подается на вход 21перед началом компарирования и уста-,навливает регистр 18 в нулевое состояние. Дифференциальные усилители1-3 будут находиться в одном из двухнасыщенных состояний, которые условно можно классифицировать состояниямиА, В, С, каждое из которых характеризуется двумя дискретными значения 40 ми 0 и 1 . Причем положительныйуровень напряжения на выходе дифференциальных усилителей удобно обозначить логической единицей ("1"), аотрицательный - нулем (0").45В зависимости от значений состояний А, В, С, определяющих положениекомпарируемого сигнала относительнопорогов Е и Е (опорное напряжение на дифференциальных усилителях 1и 2 соответственно) состояния А, В,БОС (фиг.2, таблица) образуют событиеГ, определяющее режим работы компаратора нулевого уровня. Так, например,.для положения подвижных контактовключевого элемента 6 согласно фиг.155сигнал на выходе дифференциальногоусилителя 3 имеет отрицательный уровень, для которого состояние С=О.Если, например, состояния А, В, С до13358 начала процесса компарирования (до поступления сигнала "Запуск" ) соот - ветствует верхней строке таблицы (фиг.2), то в момент поступления сигнала "Запуск", появляется на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 сигнал и поступает на К-вход установки триггера 19 в нулевое состояние, переключая тем самым ключевой элемент 6 таким образом, что 10 состояния А, В и С становятся равными: А=О, В=О, С=1. На эпюрах напряжений (фиг,2) обозначены этапы 1, 11, 111 процесса компарирования входного сигнала с опорным сигналом, зна чение которого равно нулю. Состояние А=О, В=О, С=1 соответствует началу процесса компарирования - этап 1 (фиг.2,б).Для графика (фиг,2,а) этап 1 (А=1, 20 В=1, С=О) соответствует эпюрам напряжений от начала координат графика до момента С . Если до начала процесса компарирования состояния А=1, В=1, С=1, то при поступлении сигнала "За пуск происходит смена состояния ключевого элемента 6, устанавливая темсамым необходимый режим начала процесса компарирования в соответствии с полярностью входного сигнала. 30Пусть компарированный сигнал 24 (фиг.2,а, этап 1) приближается к порогу Е . В момент , происходит смена состояния дифференциального усилителя 1, сигнал с которого, простро- З 5 бированный синхросигналом, проходит через второй инвертор 14, через элемент И 16 и поступает на счетный вход триггера 19, меняя его состояние. Триггер 19, действуя в свою очередь на управляющий вход ключевого элемента 6, меняет пороговые уровни Е д, и Е согласно изображенным на интерптвале т,- ,подготавливая тем самым схему к режиму компарирования с нуле 45 вым уровнем напряжения. Одновременно происходит запись единицы в первый разряд регистра 18, что указывает на вхождение в зону пороговых уровней.50После смены на опорных входах дифференциальных усилителей 1 и 2 значений пороговых уровней Е и Е в момент временипроисходит установка дифференциальных усилителей 1 и 2 в состояние, соответствующее А=1, В=1, С=1, Это состояние на этапе 11 (фиг,2,а) является рабочим. В таблице состояний (фиг.2) получены режимы 874й переходы процесса компарирования сигнала с нулевым уровнем напряжения.Этап 11 (фиг.2) является открытым интервалом компарирования сигнала с нулевым уровнем. Из-за того, что указанный интервал имеет незначительную длительность, в целом устройство обладает повышенной помехозащищенностью.После появления сигнала "Вхождение в зону" на выходе первого разряда регистра 18 в момент времени С происг ходит сравнение компарируемого сигнала с нулевым уровнем напряжения. При этом дифференциальный усилитель 1 ме" няет свое состояние и сигнал с его выхода, синхронизируемый импульсами с входа 22, поступает на счетный вход триггера 19 и синхровход регистра 18.При этом изменяется состояние ключевого элемента 6 и появляется единичный уровень на входе второго разряда регистра 18, который является выходным сигналом компаратора нулевого уровня. Так как в момент времени йг происходит также смена значений пороговых уровней Е и Е на опорных входах дифференциальных усилителей 1 и 2, то на этапе 111 образуется зона 25 защиты компаратора от случайной помехи, способной привести к колебательному процессу, при значении входного сигнала, близком к нулевому уровню напряжения.Для процесса, представленного эпюрами напряжений на фиг.2,б, компаратор нулевого уровня функционирует аналогичным образом, причем состояния элементов компаратора на всех этапах (1, 11, 111) процесса определены таблицей состояний, представленной на фиг.2Помехоустойчивость предлагаемой схемы создается за счет образования зон 25 и 26 защиты соответственно до момента сравнения с нулевым значением входного сигнала и после этого момента,Формула из обр ете ния Компаратор нулевого уровня, содержащий первый и второй дифференциальные усилители, источник опорного напряжения и ключевой элемент, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и расширения функциональных возможностей за счет компарирования сигнала различной полярности, в него введены5 133 третий дифференциальный усилитель, первый и второй инверторы, первый и второй логические элементы И, логический элемент ИЛИ-НЕ, счетный триггер и регистр сдвига, источник опорного напряжения выполнен двухполярным, а ключевой элемент выполнен с двумя парами переключающих контактов, в которых первые неподвижные контакты каждой пары имеют общий вход, причем неинвертирукщие входы первого и второго дифференциальных усилителей соединены с входом компаратора, инвертирукщий вход первого дифференциального усилителя соединен с вторыми неподвижными контактами первой и второй пары переключающих контактов и с положительным выводом источника опорного напряжения, инвертирующий вход второго дифференциального усилителя соединен с общим входом неподвижных контактов и с отрицательным выводом источника опорного напряжения, подвижный контакт первой пары переключающих контактов соединен с общей клеммой источника опорного напряжения и с. неинвертирукзцим входом третьего дифференциального усилителя, инвертирукиций вход которого соединен с подвижным контактом второй пары переключающих контактов, выход первого дифференциального усилителя соединен с вторым входом первого логического 58876элемента И, вторым входом логическогоэлемента ИЛИ;НЕ и входом второго инвертора, выход второго дифференциального усилителя соединен с третьим 5входом первого логического элементаИ, третьим входом логического элемента ИЛИ-НЕ и вторым входом второгологического элемента И, вход первого 10 инвертора, первый вход первого логического элемента И и К-вход регистрасдвига соединены с входом запуска.компаратора, выход первого инверторасоединен с первым входом логического 15 элемента ИЛИ-НЕ, выход третьего дифференциального усилителя соединен счетвертым входом первого логическогоэлемента И, четвертым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, выход пер- рО вого логического элемента И соединенс 8-входом счетного триггера, счетныйвход которого соединен с сннхровходом регистра сдвига и выходом второгологического элемента И, выход логи ческого элемента ИЛИ-НЕ соединен сК-входом счетного триггера, выходкоторого соединен с управляющим входом ключевого элемента, второй разряд регистра сдвига соединен с выхо" ЗО дом компаратора, третий вход второгологического элемента И соединен свходом синхронизации компаратора, аего второй вход соединен с выходомвторого инвертора.1335887 Составитель Б.ВеремейкиРедактор С.Пекарь Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосо одписное Г ос 5 л, Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг 4043/38ВНИИ113035 Тираж 730Ударственного комитета См изобретений и открытийа, Ж, Раушская наб., д