Компаратор Советский патент 1983 года по МПК H03K5/22 

Изобретение относится к элементам систем автоматики и предназначено для сравнения двух однополярных сигналов. Оно может быть использовано в устройствах автоматики в качестве сравнивающего релейного элемента.

Известны компараторы сигналов, выполненные на основе операционных усилителей, в которых для создания гистерезисных свойств используется положительная обратная связь с выхода операционного усилителя на его неинвертирующий вход Yj .

Однако компараторы имеют недостаточную помехоустойчивость.

Наиболее близким к предлагаемому является компаратор, содержащий операционный усилитель, транзистор, диод и резисторы, при этом инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя через резисторы соединены соответственно с источником Опорного напряжения и источником входного сигнала, выход операционного усилителя соединен через резистор с базой транзистора, коллектор которого подключен к положи,тельной шине источника питания, а эмиттер через последовательную депь из диода и резистора соединен с нёинвертирующим входом операционного усилителя 2 .

Недостатки известного устройства заключаются в том, что при подаче питания на схему на выходе операционного усилителя возможен кратковременный переходный процесс, обусловленный неидентичностью темпов нарастания положительного и отрицательного напряжений источников питания операционного усилителя. Этот переходный процесс при включении устройства выражается обычно в кратковременном всплеске (изменении знака) выходного напряжения операционного усилителя, при этом могут открыться ключевые элементы, включенные в цепи положительной обратной связи, и заблокировать устройство. Этот эффект наиболее опасен в компараторах, работающих в режиме самоблокКровки (защелки), т.е. тогда, когда выходной сигнгш устройства не изменяется после срабатывания независимо от изменения уровня входных сигналов. Кроме того, наличие высокочастотных помех в цепях входных сигналов также может привести к .ложным срабатываниям компаратора.

Цель изобретения - повышение надежности и помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в компаратор, содержащий операционный усилитель, транзистор, диод и резисторы, у которого инвертирующий и неинвертирующий входы

операционного усилителя через резисторы соединены соответственно с источником опорного напряжения и источником входного сигнала, введен источник управляющего напряжения и конденсатор, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через диод с коллектором транзистора, база которого соединена с источником управляющего напряжения и через резистор - с общей шиной, а эмиттер соединен через резистор с выходом операционного усилителя и через конденсатор - с отрицательной шиной источника питания.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого компаратора

Компаратор содержит источник 1 опорного сигнала, который через резистор 2 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 3. Источник 4 входного сигнала подключен через резистор 5 к неинвертирующему входу операционного усилителя 3. К выходу операционного усилителя 3 подключен резистор 6, который соединен с эмиттером транзистора 7 и конденсатором 8, другая обкладка которого соединена с отрицательной шиной источника 9 питания. База транзистора 7 соединена через резистор 10 с общей шиной, а коллектор через диод 11 - с неинвертирующим входом операционного усилителя 3. Компаратор содержит также положительную шину 12 источника питания.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, если напряжение входного сигнала меньше напряжения опорного сигнала, на выходе компаратора присутствует отрицательное напряжение, примерно равное напряжению питания операционного усилителя. При этом транзистор 7, включенный по схеме с общей базой, закрыт выходным отрицательным напряжением операционного усилителя 3. Так как транзистор 7 закрыт, цепь положительной обратной связи разорвана.

.

В момент равенства входного и опорного сигналов операционный усилитель 3 переходит в другое устойчивое состояние и на его выходе появляется положи ельное напряжение, примерно равное напряжению питания. При этом положительное напряжение на выходе операционного усилителя 3 открывает транзистор 7 и операционный усилитель оказывается охваченным глубокой положительной обратной связью. При этом на выходе компаратора поддерживается положительное напряжение даже при уменьшении входного сигнала до нуля. Таким образом. компаратор работает в режиме самоблокировки (или защелки). Возвращать схему в исходное состояние можно путем подачи положител ного запирающего напряжения на базу транзистора 7, цепь положительно обратной связи при этом разрывается и схема возвращается в исходное -сос тояние. Диод 11 служит для устранения влияния источника входного сигнала на режим работы компаратора. В момент включения источников питания, возникающий на выходе операционного усилителя кратковременны импульс положительной полярности не вызывает отпирания транзистора 7, так как в момент включения начинает ся заряд конденсатора 8 от источника 9 с постоянной времени, йпределяемой резистором 6 и конденсатором 8. При этом на базоэмиттерном переходе транзистора 7 возникает запирающее отрицательное напряжение, уменьшгиощееся по экспоненциальному закону. В установившемся режиме конденсатор 8 разряжен до напряжения, равного разности между напряжением питания и напряжением насыщения на вы,ходе операционного усилителя. При этом положительные импульсы на выходе операционного усилителя 3, возникгиощие в результате импульсных помех в цепи входного сигнеша, также не вызывают срабатывания защелки, так как конденсатор 8 в момент возникновения положительных импульсов на выходе операционного усилителя 3 заряжается от источника 9 и транзистор 7 также заперт отрицательным напряжением. Технико-экономический эффект, достигаемый при применении предлагаемого технического решения, заключается в повышении нгшежности и помехоустойчивости разрабатываемой аппаратуры, выражающийся прежде всего в исключении ложных срабатываний.

КОМПАРАТОР, содержащий операционный усилитель, транзистор,диод и резисторы, при этом инвертирующий и неинвертирукиций входы операционного усилителя через резисторы соединены соответственно с источником опорного напряжения и источником входного-сигнала, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и помехоустойчивости компаратора, в него введен ис точник управляющего напряжения и конденсатор, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через диод с коллектором транзистора, база которого соединена с источником управляющего напряжения и через резистор - с общей шиной, а эмиттер соединен через резис о тор с выходом операционного усилите- (з ;ля и через конденсатор - с отрица(Л тельной шиной источника питанид. а f эо