Компаратор напряжения Советский патент 1986 года по МПК G05B1/01 H03K5/24 

I 2/.

Mj UI-грасзисторы l, 3,S-- ,i, с каналом h - типа, элементы 10, 11, 16 нагрузки, шину питания 12, )3, входные; 14, 15, вьгходные 17, 18 пшны, введены МДП- транзисторы 2,4 с каналом р-типа. Эффект расширения динамического диапазона синфазных входных напряжений и повышение чувствительности компаратора достигается включением во входные цепи комплементарных пар MJIJI- транзисторов 1,.2 и 3,4. Расширение

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве устройства сравнения двух аналоговых напряжений.

Целью изобретения является расти- рение динамического диапазона синфазных входных напряжений и повышение чувствительности«

На чертеже представлена принципиальная схема компаратора напряжений,

Компаратор напряжений содержит первый МДП-транзистор 1 с каналом h- типа, затвор которого подключен к затвору первого МДП-транзистора 2 с каналом р-типа, исток - к истоку второго МДП-транзистора 3 с каналом h-типа, затвором соединенного с затвором второго МДП-транзистора 4 с каналом р-типа, к истокам третьего, четвертого МДП-транзисторов 5 и 6 с каналом h-типа, затворы и стоки которых перекрестно соединены между собой, и к истокам пятого, шестого и седьмого МДП-транзистора 7 - 9 с каналом -типа, при этом истоки пер вого и второго МДП-транзисторов 1 и 3 с каналом и-типа подключены соответственно через первый и второй элементы 10 и 11 нагрузки к шине 12 питания, а источник первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого МДП-транзисторов 1, 3, 5 - 9 с каналом и-типа подключены к общей шине 13, причем затвор первого и затвор второго МДП-транзис торов 1 и 3 с каналом ь -типа подключены соответственно -к первой и второ входным шинам 14 и 15, сток седьмого МД Т-транзистора 9 с каналом ь -типа подключен к шине 12 питания через

9

динамического диапазона в область меньших входных напряжений достигается благодаря управлению величиной тока, задаваемого в точки 19, 20 МД11-транзисторами 2,4 с каналом Р - типа, входным напряжением, меньшим по величине порогового напряжения МДП-транзистора с каналом и-типа. Чувствительность компаратора определяется коэффициентом усиления его входных каскадов, 1 ил.

третий элемент 16 нагрузки, стоки третьего и четвертого МДП-транзисторов 5 и 6 с каналом н-типа соединены соответственно с первой и второй выходными шинами 17 и 18,

Устройство работает следующим образом,

В общем случае ток через МДП-тран- зисторы 2, 10 и 4, 11 втекает в соответствующие узловые точки 19. и 20 и вьп екает из них через МДП-транзис- торы 1, 7, 5 и 3, 8,.6. Необходимым условием работы устройства является превьш1ение величины тока, задаваемого в узловую точку 19(20) МДП-транзисто- рами 2 и 10 (4 и I1), над величиной тока, отбираемого МДП-транзисторами 1 и 7 (3 и 8). Разность втекающего в узловые точки 19 и 20 и вытекающего из них через МДП-транзисторы 1, 7 и 3, 8 токов протекает соответственно через транзисторы 5 и 6 и вызывает на них падение напряжения,

В случае равенства входных напряжений и идентичности соответствующих элементов устройства разность потен- диалоБ в точках 19 и 20 равна нулю. При появлении дифференциального входного сигнала в узловые точки 19 и 20 через транзисторы 2 и 4 втекает раз HbiS по величине ток, а из узловых точек 19 и 20 через транзисторы 1 и 3 вытекает разный по величине ток, что связано с изменением крутизны этих транзисторов в соответствии с фазировкой входных сигналов. Через транзисторы 5 и 6 протекает разный по величине ток и вызывает на них соответствующее падение напряжения. Возникает разность потенциалов между

точками 19 и 20. В результате действия положительной обратной связи возникает лавинообразньш процесс усиления вьщеленной во входных каскадах дифференциальной разности напряжений Усиленный сигнал в прямой и инверсной формах поступает на выходные шины - 17 и 18 устройства.

Эффект расширения динамического диапазона синфазных входных напряжений и повышения чувствительности компаратора достигается включением во входные цепи устройства комплемен тарных пар транзисторов 1, 2 и 3,4.

В отличие от известного устройства, которое не управляется при синфазных входных напряжениях, -меньших порогового напряжения транзисторов с каналом h-типа, предлагаемое устройство управляется в диапазоне синфазных входных напряжений от потёнци ала общей шины 13 до потенциала шины 12 питания (а теоретически и в более широком диапазоне). Расширение динамического диапазона в область меньши входных напряжений достигается благодаря управлению величиной тока, задаваемого в точки 19 и 20 транзисторами 2 и 4 с каналом,р-типа, входным напряжением, меньшим по величине порогового напряжения транзистора с каналом и-типа.

Чувствительность компаратора определяется коэффициентом усиления входных каскадов устройства, в которых вьщеляется дифференциальная разность входных сигналов, поступающих на входные шины 14 и 15, Входной каскад в известном устройстве представляет собой транзистор с каналом h- типа и элементом нагрузки в цепи стока . Коэффициент усиления такого усилителя принципиалыЛэ низок и не пре- вьшает 10.

Входной же каскад предлагаемого устройства представляет собой комплементарную пару транзисторов. Коэффициент усиления такого каскада обычно составляет сотни - тисячи единиц.

Такое значительное повьшгение чувствительности компаратора наблюдается в диапазоне синфазных входных напряжений, при которых одновременно управляются оба транзистора 1(3) с

ВНИИПИ Заказ 3996/39 Тираж 836

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

4(ОД9

каналом ь-типа и 2(4) с каналом р- тила вхолного каскада. Этот диапазон составляет разность между напряжением шины 12 питания и суммой порого- с вых напряжений транзисторов с каналами h- и р-типа.

Формула изобре тения

)0 Компаратор напряжения, содержащий первьш и второй МДП-транзисторы с каналом h, -типа, стоки которых через соответствующие первый и второй элементы-нагрузки соединены с шиной пи- 15 тания, их истоки - с общей шиной, а затворы - с соответствующими входными шинами компаратора, третий и четвертый МДП-транзисторы с каналом и - типа, истоки которых связаны с обшей 20 шиной, а затворы и стоки соединены перекрестно между собой, пятый МДП- транзистор с каналом h-типа, сток которого соединен со стоками первого, третьего МДП-транзисторов с каналом 5 л-типа и первой выходной шиной, шестой МДП-транзистор с каналом h -типа, сток которого соединен со стоками второго, четвертого МДП-транзисторов с каналом и -типа и второй выходной 0 шиной, исток - с истоком пятого МДП- транзистора с каналом п-типа и с общей шиной, а затворы пятого и шестого МДП-транзистора с каналом л -типа объединены и соединены с затвором и стоком седьмого МДП-транзистора с каналом h-типа, истоком подключенного непосредственно к общей шине и через третий элемент нагрузки - к щине питания., отличаю щи й- ... с я тем, что, с целью расширения области применения за счет увеличения динамического диапазона синфазных входных напряжений и повьш1ения чувст вительности компаратора, в него вве- . дены первый и второй МДП-транзисторы с каналом Р-типа, затворы которых соединены с соответствующими входными шинами, а истоки - с шиной питания., сток первого МДП-транзистора с каналом Р -типа соединен со стоком первого МДП-транзистора с каналом Л-- типа, а сток второго МДП-транзистора с каналом Р -типа соединен со стоком второго МДП-транзистора с каналом h-типа,

5

0

Подписное

Изобретение относится к импульсной технике и может, быть использовано в качестве устройства сравнения двух - аналоговых напряжений. Цель изобретения - расширение области примене-. кия за счет увеличения динамического диапазона синфазных в одньпс напряжений и повьшение чувствительности. Дпя этого в компаратор, содержащий tc NU О5 О 4ib О