Сравнивающее устройство

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 05 В 1/01 Н 03 К 5/24 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(71) Заявитель Пензенский политехнический институт(54) СРАВНИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение предназначено для оп-, ределейия знака разности между мгновенными значениями двух быстроиэменяющихся напряжений или между мгновенным значением быстроиэменяющегося напряжения и постоянным сигналом и может быть использовано в области электроиэмерительной и вычислительной техники.Известно сравнивающее устройство, построенное на основе операционных усилителей 1 ).Однако эти устройства обладают сравнительно небольшим быстродействием. Полоса частот входного сигнала их; также невелика, так как она ограничивается частотной характеристикой многокаскадного усилителя,на основе которого они построены.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, состоящее иэ дифференциального усилительного каскада, двух переключателей тока, триггера, резисторов и конденсаторов 2 1.Однако порог чувствительности известного устройства ограничивается за счет конечного значения коэффициента усиления усилителя и характеристиками элементов триггера. Полоса частот 1 входного сигнала сравнивающего устройства в значительной степени ограничивается конечной величиной постоянной времени. Если при неизменных емкостях увеличивать сопротивление, то чувствительность устройства повысится, однако сузится полоса частот входного сигнала. С уменьшением сопротнв" ления расширяется полоса частот вход- ноге сигнала, но чувствительность уменьшается. При этом чувствительность снижается не только из-за уменьшения коэффициента усиления усилителя, но и из-эа ускорения разряда емкостей.Целью изобретения является повышение чу вствительности и расширение полосы частот входного сигнала.Поставленная цель достигается тем, что в сравнивающее устройство, содержащее триггер и дифференциальный усилитель, выходы которого соединены с первыми входами устройства, а токовые выходы - с информационными вхо" дами двух переключателей, первые выходы которых подключены к первым выходам соответствующих конденсаторов, вторые выводы которых подключены к шине питания, введены компаратор, два ключа, два Формирователя импуль 999011сов и элемент задержки, причем выход первого формирователя импульсов через элемент задержки гтодключен к управляющим входам переклочателя, а вход соединен с Вторым входом устройства и с Входом второго Формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющими входами ключей и с тактовым вхоцом триггера, информацион.ый вход котсрого подключен к выхо- ДУ КОМПсаРатОРа, ВХОДаМИ СОЕДИНЕННОГО 0 с первыми выходами соответствующих переключателей и с входами соответствующих ключей, выходы которых подключены к шине питания и к вторым выходам переключателей, выходы триг гера соединены с выходом устройства.На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 диаграммы работы.устройс.ттзо содержит дифференци ль О ный усилитель 1 с токовыми выходами, переключатели 2 и 3 тока, конденсаторы С, ключи 4 и 5, компаратор б,триггер 7, Формрователи 8 и 9 импульсов и элемегтт 10 задержки, 2.ЭВходные напряжения:Еодаются на входы дифференциального усилителя, Вьтходь: т 1 эи ггера явл 51 ются выхОдом ус в 1 эОЙстна 1.,ЕтеНмст с игналсс у 1 эа Влеки Я О3 че 1 эез,.отсмгтрователь 8 импульсон и элемент 10 задержки соединена с управляю- ЩИМИ НХОДВМИ ПС:.1 тЕКЛЮстстТЕЛЕ 11 2 И 3, Зта же клемма стерев Формирователь 9 им- Г 1 УльсОВ ссэецттненсз с УГ 11 эанл 51 юттими ВхО дами ключей 4 и 5 и с снхровходом три гге 1 эа 7, Кэнэсти 4 и 5 пстдклточены карелл лько конденс;аторам С и соединены с 11;т;:Одами гтс реключадепей 2 и 3Вхо;1,1,;и тсомгта 1 эато 1 эа б, Вт.,тхоД ком сЦЭатотЭЕ ССЭЕДНЕН С ИНФОРМад 011 НЫМ входом трттггера 7, Выходные токи 4 О Д 11 ффс РЕН 1,ат 1 тс с 1 О О СИ 1111 ЕЛ Я В 3 аВИСИ - мости От полоттек 5 переключ"телей 2 и 3 подаютсг либО на емости С,ли- О на :,.1:ту питания.уст; эйстнст работает следующим об- ф 1 ЭсЭ ЗОМ.В сходком сос;тоянии (при От = 0, фг. 21 лю"и 4 и 5 замкнуты, а переключате.ти 2 и 3 находятся В нижнем ГО схеме поэ 10 жении, ВыхОДньте токи Я ДИФФЕРЕНЦс:1111 СЭГсЭ УСИЛИТЕЛЯ ПОДаЮтСЯ На ШИН, ПтсЭИЯ, КОНДЕНСатотЭЫ С Раз- ряжент . Три:гер 7 находится н режиме хранения информаци, ОступиншеГ на него В ;тредтдущем такте. При поступ 51 лекии сгн;11111 по г;пульсу с Формирователя 9 импульсов производится размыкание клютей 4 и 5. ФО 1.мирователь 8 имГтуе 11,со.т сттотэм 1 эует к 01 эОткий им пульс стробигэонания с длительностьюКОТОР 11 . стЕРЕЗ ВРЕМЯ ЗаДЕРжКИ 60 элемента 10 тттэ тупеет на управляющие входы терся:15 этелей 2 и 3, Время задержкн те тон гтт 10 должно быть доста- ТОЧНЫМ " ОтсоЧанЯ ГЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ, с Снтт: КВЮЩИХ ПРИ РаэтЫКантЕИ 65 ключей 4 и 5. Во время действия стробирующего импульса токи с выходовдифференциального усилителя заряжают емкости. После окончания стробанапряжения на входах компаратора бсохраняются почти беэ изменения навремя задержки его срабатывания,таккак ключи 4 и б находятся в разомкнутом состоянии.После того как компаратор 6 сработает, импульсом с формирователя9 импульсов, его выходной логическийсигнал переписывается в триггер 7,Одновременно замыкаются ключи 4 и 5и схема возвращается в исходное состояние.На фиг, 2 показаны три случая,когда ДО = О,ЕЕО0 идОО, Здесьс э - время задержки элемента 10,Сдлительность импульса на выходе формирователя 8 импульсов, с к - времязадержки срабатывания компаратора,время разряда емкостейТо - период импульсов управления сравнивающего устройства. При условии симметрии схемы знак разностинапряжений на входах компаратора будет Одинаков со знаком разности ееОБлагодаря тому, что напряжения наконденсаторах после окончания действия строба сохраняются достаточнодолго, задер"Ека срабатывания компаратора б может быть довольнс большой,при этом можно обеспечить весьма малый порог чувствителькости устройстВа,. При одинаковых условиях (ОдинаксВые дифференциальные усилители, переключатели тока, емкости) порочувствительности известного устрспства определяется свойствами триггера, работающего в режиме стопроцентной положительной обратной связи,Т-. -кое построение,во многих случаях может привести к сбоям, зависимостизначения порога чувствительности стчастоты стробирования, т.е. в конечном итоге к снижению чувствительности, Порог чувствительности предлагаемого устройства при тех же условияхопределяется свойствами точного, хотяи сравнительно медленного компаратора. Отсюда следует, что чувствительность предлагаемого устройства вьеше,чем у известного,Полоса частот входного сигнала предлагаемого устройства также шире, чем у известного, Во-первых, эффект Миллера здесь практически не сказывается, так как дифференциальный усилитель не работает в режиме усилителя напряжения.Во-вторых, ширина полосы входного сигнал. в известном устройстве в значительной степени зависит от апертурной неопределенности. Сравним известное и предлагаемое устройства по этой характеристике, Пусть на входедействует сннусоидальный разностныйсигнал вида8=Цоп ,Погрешность, возникающая и -заапертурной неопределенности, равнаЙ М (Ц 1 - 0 м соя соФ 1Максимум ее будет составлять,ц. ж .юПогрешность известного устройства,возникающая из-за конечности значения.равна стрСравним выражения (1 ) и ( 2 ). Для упрощения и наглядности примем конкретные цифры, Пусть частота входного сигнала равна 1 МГц Фстр10 нс. 2 О Расчет относительной погрешности по выражению (2 1 даетдтрй Оу 04Та же погрешность в известном устройстве может быть получена при апертурном времени 1,х 0,1 нм. Или же, если принять Фц = стр, максимальная частота входного сигнала при 4,щ 0,04 составит 30мах" ф МП"Таким,образом, при погрешности да = 0,04 и ширине полосы частот ,входного сигнала, 1 МГц в известном устройстве необходимо обеспечить ,0,1 нс, что весьма затруднительно. В предлагаемом устройстве те же характеристики могут быть получены при сравнительно небольших требова- .4 О ниях к стробирующему импульсу (тстр10 нс).Следовательно, при прочих примерно равных условиях предлагаемое устройство обеспечивает более широкуюполосу частот входного сигнала.Формула изобретенияСравнивающее устройство, содержащее триггер и дифференциальный усилитель, выходы которого соединены с первыми входами устройства, а токовыв выходы а информационными входами двух переключателей, первые выходы которых подключены к первым выводам соответствующих конденсаторов, вторые выводы которых подключе" ны к шине питания, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения полосы частот входного сигнала, в него введены компаратор, два ключа,два Формирователя импульсов и элемент задержки, причем выход первого Формирователя импульсов через элемент задержки подключен к управляющим входам переключателей, а вход соединен с вторым входом устройства и с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющими входами ключей и с тактовым входом триггера, инфррмационный вход ко торого подключен к выходу компаратора, входами соединенного с первыми входами соответствующих переключателей и с входами соответствующих ключей, выходы которых подключены к ши" не питания и к вторым выходам переключателей, выходы триггера соединены с выходом устройства.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Шило В,Л. Линейныв интвграль" ные схемы в радиоэлектронной аппаратуре, М., "Сов. радио", 1979.2, Бахтиаров. Г.Д, и др. Аналогоцифровые преобразователи. М., "Сов. радио 1980, с, 115-121 (прототип).999011 иг Составитель В.Грибовадактор В.Иванова Техред Е.Харитончик Корре ига Заказ мит отк иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4/70 Тираж 872ВНИИПИ Государственногопо делам Изобретений113035, Иосква, Ж, Ра Подписноеета СССРрытийя наб., д. 4/5