Двухпороговый компаратор

(21) 4108347/ (22) 25.08.86 (46) 30.01.88 (72) А Л Широ (53) 621.374, (56) Авторско Мф 1200715, кл 4-21 Бюл. В 4ов3(088.8)свидетельство СССРС 05 В 1/01,01.06.86 ГОСУДАРСТ 8 ЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4) ДВУХПОРОГОВЫЙ КОМПАРАТОР(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для контроля величины напряженияпостоянного тока. Цель изобретениярасширение функциональных возможностей - достигается путем приданиякомпаратору свойств динамического звена, например дифференцирующего,интегрирующего и т.д. Двухпороговыйкомпаратор содержит два операционныхусилителя 1 и 2, источник 5 входногонапряжения, диоды 6.10 и 22. стабилитроны 7 и 11, первую 9 и вторую 13цепи обратной связи, транзисторы 15,19 и 20, источник 16 опорного напряжения, резисторы, показанные на чертеже. Использование компаратора,например, в канале преобразованиятемпературы сокращает количество используемого оборудования и повышаетсоответственно надежность за счетисключения дифференцирующего каскада,который необходим для компенсацииинерционности термопары, 2 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть испольэовано для контроля величины напряжения постоянного тока,Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей путем придания компаратору свойств динамического звена (дифференцирующего, интегрирующего и т,д,).На фиг.1 представлена принципиальная схема двухканального компаратора; на фиг.2 - примеры выполненияцепей обратных связей; на фиг,З - статические характеристики усилителя;на фиг,4 - эпюры напряжений двухпорогового компаратора.Двухпороговый компаратор, содержащий два операционных усилителя 1 и 2, инвертирующий вход первого иэ которых подключен к первому выводу первого резистора 3, а его выход - к первому выводу второго резистора 4, неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 подключен к источнику 5 входного напряжения, выходпервого операционного усилителя 1 через включенные последовательно первый диод 6, первый стабилитрон 7и третий резистор 8 подключен к неинвертирующему входу второго опер,ционного усилителя 2, а вывод первого стабилитрона 7, соединенного с выводомтретьего резистора 8, подключен черезпервую цепь 9 обратной связи к инвертирующему входу первого операционного усилителя 1, выход которого через последвательно соединенные второйдиод 10, второй стабилитрон 11 и четвертый резистор 12 подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя 2, а вывод второгостабилитрона 11, соединенного с выводом четвертого резистора, подключенчерез вторую цепь 13 обратной связик инвертирующему входу первого операционного усилителя 1, выход которого через пятый резистор 14 подключен к базе первого транзистора 15,источник 16 опорного напряжения подключен через шестой резистор 17 к инвертирующему входу второго операционного усилителя 2, выход которогочерез седьмой резистор 18 подключенк базе второго транзистора 19 и кколлектору первого транзистора 15,а база третьего транзистора 20 черезвосьмой резистор 21 подключена к выходу второго операционного усилите 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ля 2 и через третий диод 22 подсоединена к второму выводу второго резистора 4, эмиттеры всех транзисторов и второй вывод первого резистора 3 подключены к шине нулевого потенциала, а коллекторы второго и третьего транзисторов 19 и 20 через соответственно девятый и десятый нагрузочные резисторы 23 и 24 подключены к Мине источника питания.Компаратор работает следующим образом.Рассмотрим сначала работу операционного усилителя 1, охваченного цепями 9 и 13 отрицательной обратной связи. Статические характеристики усилителя, показанные на эпюрах фиг.З, справедливы для резистивной обратной связи, а также для обратных связей, примеры выполнения которых показаны на фиг,2 а,в, г, иэ которых видно, что напряжение на выходе операционного усилителя 1 (точка б) скачком изменяется от -Б до +Б (Цс равняется сумме напряжений; напряжения пробоя стабилитрона 7 и 11 и напряжения открытого диода 6 и 10 при прохождении входного сигнала через нуль). Напряжение в точке а(в) равно нулю при отрицательных (положительных) входных сигналах и линейно изменяется при положительных (отрицательных) входных сигналах. Динамические характеристики, определяемые обратными связями 9 и 13, рассмотрим на примере использования обратных связей, выполненных в соответствии с фиг.2 б, т,е. на примере интегрирующего звена.На фиг.4 изображены эпюры напряжений при подаче на вход постоянного сигнала (фиг.4 а) и импульсного (фиг.4 б), из которых видно, что на выходе в точке а напряжение изменяет ся во времени в соответствии с интегралом входного напряжения. При использовании обратных связей (фиг.2 а, в,г) получаем соответственно инерционное, "идеальное" и неидеальное дифференцирующие звенья. Заметим,что и в этом случае напряжение в точке б изменяется скачком в момент появления напряжения в точках а или в. Операционный усилитель 2 работает в режиме компаратора, при необходимости для создания петли гистерезиса можно включить резистор между выходом и неинвертирующим входом усилителя (не показан). Неинвертирующий1370757 Формула изобретенияДвухпороговый компаратор, содержащий два операционных усилителя, четыре резистора, инвертирующий вход первого операционного усилителя подключен к первому выводу первого резистора, а его выход - к первому выводувторого резистора и источник входного напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей путем придания компаратору свойств динамического звена, в него введены три транзистора, три диода, два стабилитрона,две цепи обратной связи и шесть резисторов, неинвертирующий вход первогооперационного усилителя подключенк источнику входного напряжения, выход первого операционного усилителячерез включенные последовательно первый диод, первый стабилитрон и третийрезистор подключены к неннвертирующему входу второго операционного усилителя, вывод первого стабилитрона, соединенного с выводом третьего резистора, подключен через первую цепь обратной связи к инвертирующему входупервого операционного усилителя, выход которого через последовательносоединенные второй диод, второй стабилитрон и четвертый резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, а вывод второго стабилитрона, соединенного с выводом четвертого резистора, подключен через вторую цепь обратной связи к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход которого через пятый резистор подключен к базе первого транзистора, источник опорного напряжения подключен через шестой резистор к инвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого через седьмой резистор подключен к базе второго транзистора и коллектору первого транзистора, а база третьего транзистора через восьмой резистор соединена с выходом второго операционного усилителя и через третий диод подсоединена к . второму выводу второго резистора, причем эмиттеры всех транзисторов и второй вывод первого резистора подключены к шине нулевого потенциала, коллекторы второго и третьего транзисторов через соответственно девятый идесятый нагруэочные резисторы подключены кшине источникапитания. 35 вход усилителя 2 подключен к точке а, имеющей только положительное напряжение, а инвертирующий вход - в точ - ке В, имеющей только отрицательное напряжение. Усилитель 2 срабатывает при достижении заданного уровня, определяемого опорным напряжением источника в любой из точек а или в т.е. усилитель 2 срабатывает независимо от того, где появилось требуемое напряжение - в точке а или в точке в. При срабатывании усилителя 2, т.е. при появлении на его выходе положительного напряжения, транзисторы 19 и 20 подготовлены для открытия, Однако открыться может только один из них, в зависимости от полярности напряжения в точке б, При отрицательной полярности напряжения в точке б транзистор 4 закрыт и не препятствует открытию транзистора 19, диод 22 при этом открыт и к управляющему переходу транзистора 20 приложено отрицательное запирающее напря жение (это обеспечивается выбором величины резисторов 4 и 21). При положительной полярности транзистор 15 открывается и шунтирует управляющий переход транзистора 19, который30 закрывается, диод 22 в данном случае закрыт, а транзистор 20 открыт. ТаКим образом, при положительных входных сигналах (Б ) включаются тран- зистор 20 и соответственно нагрузка 24 (Ен,), при отрицательных транзистор 19 и нагрузка (К,) 23. Как следует из приведенного описания, предлагаемый двухпороговый компаратор обеспечивает подключение 40 нагрузок кн,и Кн при достижении входным напряжением заданных пороговых значений, при этом он обладает заданными динамическими характеристиками, а именно инерционными, интег рирующими и дифференцирующими свойствами, т.е. срабатывание компаратора определяется не только величиной входного сигнала, но и другими его характеристиками, например ско 50 ростью нарастания, средним значением, временем действия и т.д., т.е. исполь эование такого компаратора, например, в канале преобразования температуры, сокращает количество оборудования и повышает соответственно надежность за счет исключения дифференцирующего каскада, который необходим для компенсации инерционности термопары.13707 57 Составитель Н.МаркинТехред И.Попович Корректор С.Черни ктор Н.Швыдкая аказ 427/54 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Т ВНИИПИ Госуда по делам изоб 113035, Москврак 928 Подписноественного кометета СССРетений ц открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5