Стробируемый компаратор Советский патент 1983 года по МПК H03K5/24 G05B1/01 

Изобретение относится к импульсн тех5шке и может быть использовано в устройствах автоматики и вычисаитель ной техники. Известен стробируемый компаратор с ячейкой памяти, выполненный на основе триггера-защелки и содержащий дифференциальный усилитель на flBvx транзисторах одинаковой проводимости эмиттеры которых соединены с источни ком тока, И триггер-защелку,содержащий третий и четвертый транзисторы той же проводимости, эмиттеры которы подсоединены через ключ к второму источнику тока, а базы перекрестно подключены через нагрузочные резисторы к источнику напряжения С1 llОднако :такие компараторы имеют недостаточное быстродействие из-за влияния отрицательной обратной связи в коллекторных цепях транзисторов дифференциального усилителя, а также из-за возможности насьпцения этих транзисторов при больших входных сиг налах . Наиболее близким к предлагаемому является стробируемый компаратор, со держащий дифференциальный усилитель, выполненньс .на двух транзисторах ода1наковой проводимости, эмиттеры ко торых соединены с источником тока, третий и четвертый транзисторы той же проводимости, -эмиттеры которых подсоединешл через ключ к второму источ шку тока, а базы перекрестно подключены к выходным шинам и через резисторы к первому источнику напряжения, а также пятый и шестой транзисторы, подключенные коллекторами к выходным шинам источника напряжения смещения. Кроме того, в состав устройства входят еще шесть транзисторов, два стабилизатора, два диода и источник напряжения смещения С .-.Однако известный компаратор имеет значительную сложность. В цепи поло жительной обратйой связи включены ста билитроны, различие.: в напряжениях стабилизации которых приводит к асимметрии схемы и увеличению напряжения смещения. Кроме того, непосред ственное подключение cTa6HjpiTpoHOB к нагрузочным резисторам практически невозможно..из-за довольно больших рабочих токов стабилитронов и, как следствие, большой разности этих токов, которая также приводат к увели чению напряжения смещения. Увеличение напряжения смещения цриводит к увеличению погрепшости начального смещения, т.е. к снижению точности компаратора. Для уменьшения токов, протекающих через нагрузочные резисторы, введены транзисторы, но. неравенство их напряжений эмиттербаза также увеличивает напряжение смешения . Увеличение напряжения смещения из-за неравенства есимметрии) элементов цепе обратной связи становится особенно заметным при реализации максимально возможной скорости работы компаратора, так как в этом прихо;щтся снижать величины йагрузочных резисторов и, следовательно, уменьшать усиление компаратора в ре- жиме слежения,, что во столько же раз увеличивает напряжение смещения из-з несймметрии цепей обратной связи. Целью изобретения является упрощение компаратора и пов.ьш1ение его точности . Поставленная цель достигается тем, что в стробируемом компараторе, содержащем дифферешщальный усидитель, аыполненньа на двух транзисторах од1{наковой проводимости, эмиттеры которых соединены с источником тока, третий и четвертый транзисторы той же проводимости, эмиттеры которых подсоеданены через ключ к второму источнику тока, а базы перекрестно подключены к выходнш4 шинам и через резисторы к первому источнику напряжения, а также пятый и шестой транзисторы, подключенные коллекторами к выходным оинам, источник напряжения смещения , коллектор первого транзистора непосредственно подключен к коллектору третьего и к эмиттеру пятого транзистора и через резистор .к второму источнику напряжения, а коллектор второго транзистора непосредственно подключен к коллектору четвертого и к эмиттеру шестого транзистора и через резистор к второму источнику напряжения, базы пятого и -шестого транзисторов подключены к источнику напряжения смещения, коллектор nHTOt-o транзистора непосредственно подключен к базе четвертого транзистора а коллектор шестого транзистора непосредственно подаслючен к базе третьего транзистора, причем проводимость пятого и шес того транзистора отлична от проводи3мости третьего и четвертого транзист ра. На чертеже дана схема предлагаемого компаратора. К двум входам компаратора подключены базы транзисторов I и 2. . Триггер-защелка выполнен на транзи сторах 3-6. Эмиттеры транзисторов 1 и 2 подключены к источнику 7 тока, эмиттеры транзисторов 3 и 4 через ключ 8 подсоединены к второму источнику 9 тока. К выходным шинам через одинаковые нагрузочные резисторы tO и 11 подключен первый источник 12 (отрицательного) напряже шя. Базы транзисторов 5 и 6 подключены к источнику 13 смещения, а эмиттеры через одинаковые токозадающие резисторы 14 и 15 - к второму источнику 16 Положительного) напряжения. Проводи мости транзисторов 1-4 одинаковы, пр ВОДИМОСТН транзисторов 5 и 6 ОТЛИЧ Ы от проводимости транзисторов 1-4. Устройство работает следующим образом. При подаче на входы, компараторов разности потенциапов ( разности между опорным напряжени 1 и напряжением сравниваемого сигнала) меняется рас ределение эмиттершлх и коллекторных токов транзисторов 1 и 2, что приводит к перераспределению эмиттерных и коллекторных токов транзисторов 5 и 6. Это происходит в силу того, что токи через резисторы 14 и 15 практически 1{еизменны, так как величина сопротивле1 ия резисторов 14 и . 15 много больше величиш 1 сопротг вдения транзисторов 5 и 6 со стороны эмиттера. Суммарный Ток через резисторы 14 и 15 больше суммарного тока источников 7 и 9, что гарантирует линейный режим работы транзисторов 5 и 6. Изменение коллекторных токов транзисторов 5 и 6 приводит в конечном счете к появлению выходного.напряжения - разности потенциалов на нагрузочных резисторах 10 и 11. Это напряжение приложено к базам транзисторов 3 и 4 и в случае, когда эти транзисторы закрыты (ключ 8 разомкнут) , определяется входным сигналом, током источ1шка 7 и сопротивлением резисторов 10 U П. Таким образом, выходное напряжение следит за входным до тех пор, пока один из транзисторов 1 или 2 не окажется закрытым, после чего напряжение на выходе остается пос45тоянным и равным произведению величины тока источника 7 на вeлvIЧИны нагрузочного резистора. При опросе (стробировании) ключ 8 зa fi Iкaeтcя и включаются транзисторы 3 и 4, образующие вместе с транзисторами 5 и 6 и нагрузочными резиьторами 10 и И триггер-защелку. Поскольку в триггере действует положительная обратная связь, напряжение на выходных резисторах 10 и 11 изменяется скачком. Действительно, если предположить, например, что напряжение на коллекторе транзистора 5 несколько выше, чем на колпектрре транзистора 6, то разность потенциалов коллекторов 5 и 6 воздействует на базы транзисторов 3 и 4 таким образом, что ток эмиттера и коллектора транзистора 4 увеличивается, а транзистора 3 yмeJl ьшaeтcя. Изменение токов транзисторов 3 и 4 приводит к изменению эмиттерных и коллекторных токов транзисторов 5 и 6 таким образом, что ток коллектора транзистора 5 увеличивается, а ток коллектора транзистора 4 уменьшается, следовательно, напряжение на коллекторе транзистора 5 становится еще выше, а напряжение на коллекторе транзистора 4 ниже, т.е. обратная связь действительно положительная. Коэффициент обратной связи выбран больше единицы и определяется величиной тока 1источника 9 и величиной резисторов 10 и 11, поэтому .напряжение на выходе действительно изменяется скачком.Величина скачка напряжения равна произведению величины нагрузочного резистора на величину тока источника 9. При необходимости устра 1ения влияния входного напряжения на выходное во время опроса следует в цепь источника 7 тока поставить ключ, аналогичtJbSK ключу 8, но работающий в противо фазе с ним: когда ключ в цепи источника 7 тока разомкнут, ключ 8 замкнут и наоборот. Предлагаемое устройство не склонно к возбуждению и обладает высоким быстродействием, его схема отличается простотой и не требует каких-либо П11добранных по г:арам элементов для включения в цепи обратных связей (fianpHMep, стабилитронов). Цепи обратных связей -выполнены как проводлики. Требования к близости параметров транзисторов 5 и 6 не жестче, чем транзисторов известного устройства. Кроме того, схема предлагаемого устройства об

СТРОБИРУЕМЫЙ КОМПАРАТОР, содержгиций дифференциальный усилитель, выполненный на двух транзисторах ода1наковой проводимости, эмиттеры котррых соединены с источником тока, третий и четвертый транзисторы той же проводамости, эмиттеры которых подсоединень через ключ к второму источнику тока, а базы перекрестно подключены к выходным шинам и через резисторы к первому источнику напряжения. а также пятый и шестой транзисторы, подключенные коллекторами к выходным шинам источника напряжения смещения, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и упрощения компаратора, коллектор первого транзистора непосредственно подключен к коллектору третьего и к эмиттеру пятого транзистора и через резистор к второму источнику напряжения, а коллектор второго транзистора непосредственйо подключен к коллектору четвертого и к эмиттеру шестого транзисторов и через резистор к второму источнику напряжения, базы пятого и шестого транi зисторов подключешл к источнику напряжения смещения, коллектор пятого тран(Л зистора непосредственно подключен к базе четвертого транзистора, коллектор шестого транзистора непосредственно подключен к базе третьего транзистора, причем проводимость пятого и шестого транзисторов отлична от проводимости третьего и четвертого транзисторов. ел О) 4 4 сл