Компаратор тока Советский патент 1986 года по МПК H03K3/286 

4

СО

КОМПАРАТОР ТОКА по авт.св. № 1091318, о т л и ч а ю щ и и с я тем, .что, с целью расширения функциональных возможностей и повьппения быстродействия, в него введены два диода, а в качестве коммутатора тока использован входной транзистор переключателя тока, выходной транзистор которого подключен базой к источнику опорного напряжения, а коллектором - к катодам введенных диодов, аноды которых соединены с базами транзисторов соответствующих боковых цепей.

Изобретение относится к аналогевой и цифровой технике, может быть использовано для определения и запоминания результата сравнения токов в электрических цепях и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1091318. Известен компаратор тока, содержащий две боковые токовые цепи на транзисторах, базы которых через резисторы подключены к шине опорного напряжения, симметричный триггер типа защелки, вьшолненный на транзисторах, эмиттеры которых соединены между собой и через коммутирующий элемент подключены к генератору тока, коллектор первого транзистора триггера соединен с базой транзисто ра второй токовой цепи, а база - с эмиттером транзистора первой токовой цепи, коллектор второго транзистора триггера соединен с базой транзистора первой токовой цепи, а база - с эмиттером транзистора второй токовой цепи, причем коллекторы транзисторов токовых цепей подключены к входным шинам, а эмиттеры - к выходным шинам to в известном устройстве при включе нии и выключении защелки напряжение на одном транзисторе токовых пган изменяется на величину падения напряже ния на сопротивление от полного значения тока защелки, в то же время на базе другого транзистора токовых шин напряжение остается неизменяющимся. От величины размаха напряжения на плечах триггера-защелки зависит быст родействие устройства. С уменьшением величины перепада напряжения на плечах триггера-защелки быстродействие компаратора повьщгается. Логическое состояние при выключенной защелке нельзя определить по выходным состояниям компаратора. Это сое тояние совпадает с состоянием 1 или О. В некоторых случаях отсутствие третьего, состояния вызывает ус ложнение, функциональных схем аппаратуры. Кроме того, в устройстве величина тока протекающего, через выходную клемму напряжения смещения, зависит от режима работы защелки. При выключенной защелке через эту клемму протекают базовые токи .транзисторов, а при включенной защелке - сумма токов базовых и источника тока защелки. Большая разница в величине тока, протекающего по цепи опорного напряжения - напряжения смещения - при включенной и выключенной защелке, создает некоторые трудности при практической реализации источника напряжения смещения . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повьшение быстродействия путем введения третьего логического состояния устройства. Поставленная цель достигается тем, что в компаратор тока по авт. св. № 1091318 введены два диода, а в качестве коммутатора тока использован входной транзистор переключателя тока, выходной транзистор которого подключей базой к источнику опорного напряжения, а коллектором - к катодам введенных диодов, аноды которых соединены с базами транзисторов соответствующих боковых токовых цепей. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Компаратор тока содержит две боковые цепи на транзисторах 1 и 2, базы которых через резисторы 3 и 4 соответственно подключены к шине 5 опорного напряжения, симметричный триггер типа защелки, выполненный на транзисторах 6 и 7, эмиттеры которых соединены между .собой и через входной транзистор 8 переключателя тока (входной транзистор 8 выходной транзистор 9} подключены к генератору 10 тока, коллектор первого транзистора 6 триггера соединен с базой транзистора 2 второй токовой цепи, а база с эмиттером транзистора 1 первой Tcfковой цепи, коллектор второго транзистора 7 триггера соединен с базой транзистора 1 первой TOKOBOEL цепи, а база - с эмиттером транзистора. 2 . второй токовой цепи, коллекторы транзисторов 1 и 2 токовых цепей подключеиы к входным шинам 11 и 12, а эмиттеры - к выходным шинам 13 и 14, два диода 15 и 16, аноды которых соединены с базами транзисторов 1 и 2 соответствуюищх боковых токовых цепей, к катодам диодов 15 и 16 подключен коллектор выходного транзистора 9 пег реключателя тока, база которого подключена к источнику 17 опорного напряжения, база транзистора 8 подключена к шине 18.

Устройство работает следующим образом.

Пусть ток, протекающий по первой боковой токовой цепи, больше тока, протекающего по второй цепи. Тогда потенциал набазе транзистора 7 выше потенциала на базе транзистора 6 триггера. При подключении источника 10 тока переключателем тока через транзистор 8 большая часть тока источника 10 тока протекает через транзистор 7 и резистор 3 и падение напряжения на резисторе 3 больше, че на резисторе 4. Из-за положительной обратной связи потенциал базы транзистора 6 понижается относительно потенциала базы транзистора 7 и в результате весь ток протекает через транзистор 7 и резистор 3. Вследствие этого триггер-защелка устанавливеется в одно положение.

Разница напряжения между базами транзисторов 1 и 2

,R,-38,R,Oe,.l, ,25

где Jgj - Ъ2 базовые токи транзисторов 1 и 2 соответственно. Разница напряжения между шиной 12

и базой транзистора г 5 ei а разница напряжения между базой транзистора 2 и шиной 12 О gj R 4 как величина тока З намного больше базовых токов транзистора Э g и J ц то падение напряжения на резисторах 35 в основном определяется током о

При выключении транзистора 8 и включении транзистора 9 ток через резистор 3 уменьщается, а через резистор 4 увеличивается до значений 0,5 до

Зо.

При выключенной защелке по резисторам 3 и 4 протекает ток одинаковой величины, равной половине значения тока триггера-защелки, а разница на- 45 пряжения между базами транзисторов 1 и 2 равна нулю. При включении и выключении защелки напряжение на базах транзисторов 1 и 2 изменяется в ротивоположные стороны. Размах из- 50

менения напряжения на базе одного из транзисторов 1 и 2 равен 0,5R3g, где , а общий размах напряжения между базами равен RD,, . Уменьшение перепада изменения напряжения на базах транзисторов 1 и 2 в два раза с сохранением прежней величины перепада напряжения между базами улушает частотные и динамические характеристики устройства.

При включенной и выключенной защелке ток по резисторам 3 и 4 перераспределяется по абсолютной величине, которая по выходной цепи шины 5 сохраняется постоянной и равной JQ .

Устройство по выходу имеет три логических состояния: О, 1 и Защелка выключена. Выходные логически состояния определяются величинами токов, протекающих по резисторам 3 и 4

При одинаковых токах, протекающих по резисторам, выходные уровни напряжения по обоим выходам одинаковые, что соответствует логическо у состоянию Защелка выключена. Остальные два случая соответствуют двум другим логическим состояниям.

Использование дополнительных элементов - диодов и транзисторов - увеличивает быстродействие устройства и обеспечивает введение третьего логического состояния устройства. Быстродействие увеличивается вследствие уменьшения перепада напряжения на базах транзисторов боковых токовых цепей относительно напряжения на шине 5. Третье логическое состояние увеличивает гибкость устройства в применении. Это позволяет упростить функциональные схемы аппаратуры при автоматическом контроле работоспособности отдельных узлов. Кроме того, ycVройство характеризуется постоянным значением тока, протекающего по шине источника опорного напряжения, во включенном и выключенном состояниях защелки. Это позволяет упростить выполнение цепи напряжения смещения для устройства, применяя резисторы и дноДы.

11

Hi

18

Ч

12