Компаратор напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05B1/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении формирующих устройств.

Известны компараторы напряжения, содержащие операционный усилитель, входная щина через первый резистор подключена к истоку полевого транзистора и через второй резистор к неинвертирующему входу операционного усилителя, к стоку полевого транзистора и первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с источником опорного напряжения, а выход операционного усилителя через первый конденсатор соединен с затвором полевого транзистора, причем катод первого диода соединен с выходом операционного усилителя, а анод с затвором полевого транзистора, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с вторым источиком опорного напряжения 1.

Недостатком таких устройств является низкая точность формирования скважности выходных сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является компаратор напряжения, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к источнику входного сигнала, а выход операционного усилителя через второй резистор подключен к неинвертирующему входу и первому выводу третьего резистора, второй вывод которого подключен к общей щине 2.

Недостатком устройства является низкая точность поддержания скважности выходного сигнала при действии дестабилизирующих факторов.

Цель изобретения - повышение точности поддержания скважности выходного сигнала.

Цель достигается тем, что в компаратор напряжения, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к источнику входного сигнала, а выход операционного усилителя через второй резистор подключен к неинвертирующему входу и к первому выводу третьего резистора, введены четвертый резистор, последовательно соединенные первый и второй инверторы и первый интегратор, последовательно соеди ненные третий инвертор и второй интегратор, выход которого соединен с вторым выводом третьего резистора, а вход третьего инвертора подключен к выходу операционного усилителя и входу первого инвертора, при этом выход первого интегратора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя через четвертый резистор, а выход первого интвертора соединен с выходной щиной.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- временные диаграммы, поясняющие его работу.

Компаратор напряжения содержит операционный усилитель 1, выход которого через первый резистор 2 подключен к источнику 3 входного сигнала, а выход операционного усилителя 1 через второй резистор 4 подключен к неинвертирующему входу и первому выводу третьего резистора 5, последовательно соединенные первый 6 и второй 7 инверторы и первый интегратор 8, последовательно соединенные третий инвертор 9 и второй интегратор 10, при этом входы первого 6 и третьего 9 инверторов подключены к выходу операционного усилителя 1, а выход первого интегратора 8 подключен к инвертирующему входу операционного 5 усилителя 1 через четвертый резистор 11, а выход первого инвертора 6 соединен с выходной щиной 12, причем инверторы 6, 7 и 9 можно выполнить на транзисторных ключевых элементах.

0 Устройство работает следующим образом. Гармоническое напряжение от источника 3 входного сигнала через первый резистор 2 подается на инвертирующий вход операционногоусилителя 1, который за счет больщого коэффициента усиления переходит в насыщение и на его выходе в течение половины периода входного напряжения действует напряжение -f Ем (пусть для определенности на входе действует отрицательная полуволна входного напряжения,где Е« - напряжение насыщения операционного усилителя 1, как только отрицательная полуволна входного напряжения заканчивается, операционный усилитель 1 переключается и на его выходе действует напряжение -Ен. Далее и.мпульсное напряжение с выхода операционного усилителя 1 поступает на входы первого и третьего инверторов 6 и 9. После инверсии импульсное напряжение с выхода первого инвертора 6 поступает на вход второго инвертора 7 и затем на вход первого интегратора 8. С выхода третьего инвертора 9 импульсное напряжение поступает на вход второго интегратора 10.

На выходах инверторов 7 и 9 действуют

ротивофазные импульсные напряжения.

Интеграторы 8 и 10 вычисляют площадь

5 соответствующих импульсов (постоянную составляющую). С выхода первого интегратора 8 постоянное напряжение через четвертый резистор 11 подается на инвертирующий вход операционного усилителя, а с выхода второго интегратора 10 - через

0 третий резистор 5 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 1. Если входной сигнал не искажен, то на выходах интеграторов 8 и 10 будут действовать одинаковые постоянные напряжения, которые дифференциально подаются на входы операционного усилителя I, следовательно, не смещают его. Поэтому на выходе операционного усилителя I и на выходной щине 12 компаратора напряжения будет действовать импульсное напряжение со скважностью 2.

Если входной сигнал имеет гармонические искажения, то на выходе операционного усилителя 1 будет действовать импульсное напряжение со скважностью не равной 2, что приведет к появлению на выходах интеграторов 8 и 10 постоянных напряжений, не равных по величине друг другу.

Далее эти напряжения дифференциально подаются на вход операционного усилителя 1, который «сместится таким образом, чтобы скважность выходного сигнала стала равной 2 (за счет действия отрицательной обратной связи). С помощью положительной обратной связи, выполненной на резисторах 4 и 5, реализована петля гистерезиса для повышения помехоустойчивости компаратора.

КОМПАРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к источнику входного сигнала, а выход операционного усилителя через второй резистор подключен к неинвертирующему входу и к первому выводу третьего резистора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности поддержания скважности выходного сигнала, в него введены четвертый резистор, последовательно соединенные первый и второй инверторы и п&рвьщ интегратор, последовательно соединенные третий инвертор и второй интегратор, выход которого соединен с вторым выводом третьего резистора, а вход третьего инвертора подключен к выходу операционного усилителя и входу первого инвертора, при этом выход первого интегратора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя через четвертый резистор, а выход первого инвертора соединен с выходой щиной.

-f.

П t

-Е,