РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ КОМПАРАТОР Российский патент 1996 года по МПК H03K5/24 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных измерительных устройствах с допусковым контролем, системах контроля и сигнализации. Известно а.с. СССР N1487163, кл. H03 K5/24, 1987. Устройство содержит два операционных усилителя, четыре резистора, две шины эталонных напряжений, элемент совпадения, элемент задержки, пиковый детектор, усилитель, два управляемых резистора, шину контролируемого напряжения, выходную шину.

Сходными признаками аналога и заявляемого устройства являются: операционный усилитель, два резистора, шина эталонного напряжения, шина контролируемого напряжения, выходная шина.

Недостатком этого устройства является его сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство по а.с. СССР N1487165, кл. H03K 5/24, 1987. Устройство содержит операционный усилитель, шесть резисторов, три входные шины, общую шину, выходную шину, переменный резистор, стабилитрон, четыре диода, транзистор.

Общими признаками прототипа и заявляемого устройства являются: операционный усилитель, шина эталонного напряжения, шина контролируемого напряжения, общая шина, выходная шина, два резистора.

Недостатком этого устройства также является его сложность, обусловленная тем, что для формирования двух независимых порогов переключения используются два эталонных напряжения, а также тем, что цепь обратной связи, обеспечивающая гистерезис передаточной характеристики, инерционна, поэтому она дублируется цепью регулируемой положительной обратной связи, назначение которой
устранять паразитные колебания.

Целью предполагаемого изобретения является упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что в регенеративный компаратор, содержащий операционный усилитель, два резистора, шину контролируемого напряжения, выходную шину, общую шину, введен вновь полевой транзистор, причем шина контролируемого напряжения соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, шина эталонного напряжения через первый резистор соединена с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен с выходной шиной и с затвором полевого транзистора, исток которого соединен с общей шиной, а сток через второй резистор с неинвертирующим входом операционного усилителя.

Анализ известных технических решений показал, что совокупность признаков, отличающих заявляемое устройство от прототипа, в технике неизвестна и совместно с общими признаками обеспечивает достижение положительного эффекта при осуществлении изобретения.

Для достижения поставленной цели в предлагаемом устройстве сделано следующее:
два порога срабатывания формируются из одного эталонного напряжения с помощью полевого транзистора, работающего в ключевом режиме, и резистивного делителя, выбором сопротивлений которого можно производить независимую установку порогов срабатывания;
диодный вентиль, управляемый биполярным транзистором, заменен на резистивный делитель, управляемый полевым транзистором, что позволило исключить регулируемую цепь положительной обратной связи и проводимые с ее помощью операции по подавлению паразитных колебаний.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства. На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы устройства.

Регенеративный компаратор содержит шину 1 контролируемого напряжения, соединенную с инвертирующим входом операционного усилителя 2, шину 3 эталонного напряжения, соединенную через первый резистор 4 с неинвертирующим входом операционного усилителя 2, выход которого соединен с выходной шиной 5 и с затвором полевого транзистора 6, исток которого соединен с общей шиной 7, а сток соединен через второй резистор 8 с неинвертирующим входом операционного усилителя 2.

Устройство работает следующим образом (см. фиг. 1, 2). На шине 3 эталонного напряжения установлено напряжение U_эт. Напряжение Uд на неинвертирующем входе операционного усилителя 2 определяется соотношением сопротивлений первого и второго резисторов 4, 8 и состоянием (открытое и закрытое) полевого транзистора 6. Величина этого напряжения равна

где R₄ сопротивление первого резистора 4;
R₈ сопротивление второго резистора 8;
R_си сопротивление канала сток-исток полевого транзистора 6.

При закрытом полевом транзисторе 6 сопротивление R_си составляет десятки Ом, поэтому для большинства практических схем
R_си > R₄ и R_си > R₈.

В этом случае U_д U_дв U_эт.

При открытом полевом транзисторе 6 сопротивление R_си составляет десятки-сотни Ом, поэтому для большинства практических схем
R_си < R₄ и R_си < R₈.

В этом случае
U_д U_дн.

В исходном состоянии на шине 1 контролируемого напряжения напряжение U_к равно нулю, поэтому на выходе операционного усилителя присутствует высокий уровень напряжения, поступающий на выходную шину 5, а также на затвор полевого транзистора 6, который высоким уровнем поддерживается в закрытом состоянии, т. е. на неинвертирующем входе операционного усилителя 2 напряжение равно U_gb. При возрастании контролируемого напряжения U_k оно сравнивается операционным усилителем 2 с напряжением на его неинвертирующем входе и при выполнении равенства
U_к U_дв
на выходе операционного усилителя 2 появляется низкий уровень, переводящий полевой транзистор в открытое состояние, т.е. на неинвертирующем входе операционного усилителя 2 напряжение становится равным U_дн.

При уменьшении контролируемого напряжения U_к и при достижении равенства
U_к U_дн
на выходе операционного усилителя 2 появляется высокий уровень напряжения. Полевой транзистор 6 закрывается и компаратор принимает исходное состояние.

Таким образом, переключения регенеративного компаратора происходят при достижении контролируемым напряжением двух разных значений, определяемых выходным состоянием компаратора, т.е. он обладает гистерезисом U_г, величина которого равна
.

Сравнение с прототипом показывает, что предлагаемое устройство упрощено за счет построения на меньшем количестве элементов и исключения регулировочных операций.

Использование: импульсная техника, различные измерительные устройства с допусковым контролем, системы контроля и сигнализации. Целью изобретения является упрощение устройства. Сущность: регенеративный компаратор, содержащий операционный усилитель, шину контролируемого напряжения, шину эталонного напряжения, первый и второй резисторы, общую шину, выходную шину, введен полевой транзистор, затвор которого подключен к выходу операционного усилителя, исток - к общей шине, шина контролируемого напряжения подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, шина эталонного напряжения через первый резистор подключена к выходной шине, а неинвертирующий вход через резистор - к стоку полевого транзистора. 2 ил.

Регенеративный компаратор, содержащий операционный усилитель, шину контролируемого напряжения, шину эталонного напряжения, первый и второй резисторы, общую шину, выходную шину, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введен полевой транзистор, затвор которого подключен к выходу операционного усилителя, исток к общей шине, шина контролируемого напряжения подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, шина эталонного напряжения через первый резистор подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен к выходной шине, а неинвертирующий вход через второй резистор к стоку полевого транзистора.