Компаратор тока Советский патент 1987 года по МПК G05B1/01 

1307447

где маленькое изменение значения то- транзистора определяется соотношени- ка дает существенное изменение на- ем сопротивления резисторов в цепях пряжения . Ток в цепях входного первого и второго эмиттеров. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова но при построении устройств анализа входных сигналов, в частности устройств сравнения аналоговых величин.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является компаратор тока, содержащий источник тока, пераый и второй транзисторы, коллекторы которых соединены с первой и второй токовыми шинами соответственно, база первого транзистора соединена с коллектором четвертого транзистора и одним концом первого резистора, а база второго транзистора соединена с коллектором третьего транзистора и первым концом второго резистора, вторые концы резисторов соединены и подключены к клемме источника тока напряжения смещения, эмиттер первого транзистора подключен к третьей токовой шине и к базе третьего транзистора, а эмиттер второго транзистора подключен к четвертой токовой шине и к базе четвертого транзистора, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов подключены к коллектору шестого транзистора, аноды первого и второго диодов подключены к базам первого и второго транзисторов соответственно, а катоды диодов соединены и подключены к коллектору пятого транзистора, коллектор шестого транзистора подключен к эмиттерам третьего и четвертого транзисторов, источник тока подключен к эмиттерам пятого и шестого транзисторов, базы которых подсоединены к шинам управления.

Чувствительность компаратора зависит от входной характеристики транзисторов, содержащихся в токовых цепях устройства, от абсолютных величин сравниваемз1х токов и режима работы. С увеличением тока, протекающего по токовым цепям, градиент напряжения змиттер база уменьшается.

2

Недостатком устройства является низкая чувствительность при относительно больших значениях рабочего тока, тогда градиент напряжения база-эмит- тер невелик.

Цель изобретения - увеличение чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем,

что в компаратор тока, содержащий источник тока, первый и второй транзисторы, коллекторы которых соединены с первой и второй токовыки шинами соответственно, база первого тран-

зистора соединена с коллектором четвертого транзистора и одним концом первого резистора, а база второго транзистора соединена с коллектором Третьего транзистора и первым концом

второго резистора, вторые концы резисторов соединены и подключены к клемме источника тока напряжения смещения , эмиттер первого транзистора подключен к третьей токовой шине и

к базе третьего транзистора, а эмиттер второго транзистора подключен к четвертой токовой шине и к базе . четвертого транзистора, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов под-

ключены к коллектору шестого транзистора, аноды первого и второго диодов подключены к базам первого и второго транзисторов соответственно, а катоды диодов соединены и подключены

к коллектору пятого транзистора, коллектор шестого транзистора подключен к эмиттерам третьего и четвертого транзисторов, источник тока подключен к эмиттерам пятого и шестого

транзисторов, базы которых подсоединены к шинам управления, введено по дополнительному второму эмиттеру в первый и второй транзисторы и четыре резистора, при этом между первыми и

вторыми эмиттерами; первого транзистора и третьей токовой шиной включены третий и четвертый резисторы соответственно, а между первым и вторым

эмиттерами второго транзистора и четвертой токовой шиной включены пятый и шестой резисторы соответственно.

На фиг.1 представлена схема компаратора тока; на фиг.2 - входная характеристика транзисторов.

Компаратор тока, содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, к базам которых подключены соответственно выводы первого 3 и второго 4 резисторов, причем к первому эмиттеру первого транзистора 1 подключена база третьего транзистора 5, эмиттер которого соединен с эмиттером четвертого транзистора 6 и коллектором пятого тран- зистора 7, эмиттером подключенного непосредственно к эмиттеру шестого транзистора 8 и через источник 9 тока-к шине нулевого потенциала, а аноды первого 10 и второго 11 диодов соответственно подключены к базам первого и второго транзисторов, причем вторые выводы первого и второго резисторов соединены с клеммой 12 напряжения смещения, а токовые шины 13-16 и клемма 17 подключены так, что токовые шины 14 и 16 подключены непосредственно к коллекторам первого 1 и второго 2 транзисторов, клемма 17 - к базе пятого транзистора 7, а токовая шина 13 через третий 18 и четвертый 19 резисторы подключена соответственно к второму и первому эмиттеру первого транзистора 1, токовая шина 15 подключена через пятый 20 и шестой 21 резисторы соответственно к первому и второму эмиттерам второго транзистора 2, при этом анодь первого 10 и второго 11 диодов подключены соответственно к выходным клеммам 22 и 23, а база шестого транзистора 8 соединена с шиной 24 управления .

Устройство работает следующим образом.

Токовые шины 13-14 и 15-16 включаются в электрические цепи тока, содержащие сигнальные источники тока,

а клемма 12 напряжения смещения подключается к опорной точке напряжения смещения. По токовым 1иинам 13-14 про

текает ток величины I

1 I

а по токовым

шинам 15 и 16 - величины 1,. При высоком потенциале на шине 24 управления относительно клеммы 17 защелка отключена, и ток от источника 9 тока протекает через шестой транзистор 8,

O 5 0 5 0

5

0

5

диоды 10 и 11 и резисторы 3 и 4. Напряжение на базах транзисторов 1 и 2, на выходных клеммах 22 и 23 одинаковое. Если изменить потенциалы на клемме 17 и шине 24 управления на противоположные, то ток источника тока будет протекать через пятый транзистор 7 и по цепям транзисторов 5 или 6 в зависимости от отношения токов в токовых цепях транзисторов 1 и 2 до переключения ключа тока. Пусть ток, протекающий по первой цепи, больше тока, протекающего по второй цепи (1 Ij потенциал на базе четвертого транзистора 6 вьппе потенциала на базе третьего транзистора 5. При подключении генератора 9 тока токовым ключом через пятый транзистор 7 большая часть тока (Ig) генератора 9 тока протекает через четвертый транзистор 6 и резистор 3, и падение напряжения на резисторе 3 соответственно больше, чем на резисторе 4. Из-эа положительной обратной связи потенциал базы третьего транзистора 5 понижается относительно потенциала базы четвертого транзистора 6, и в итоге весь ток 1 проте- кйет через четвертый транзистор 6 и резистор 3, вследствие этого защелка устанавливается в одно положение. На выходной клемг-ie 23 напряжение вьппе напряжения на выходной клемме 22.

Разница напряжения между базами транзисторов 1 и 2: + I,

где I

uV 1,Кз

- 61

R,

81

-62

- базовые токи транзисторов 1 и 2 соответственно.

Разница напряжения между клеммой 12 напряжения смещения и базой транзистора 1 равна I R + R, а разница напряжения между-базой транзистора 2 и клеммой 12 - Ig.j R. Так как величина тока I намного больше

базовых токов транзисторов 1 и 2, то падение напряжения на резисторах в основном определяется током 1. При отношении токов I наблюдается обратное положение. При выключении транзистора 7 и включении транзистора 8 ток через резистор 3 уменьшается, а через резистор 4 увеличи- вается до значений 0,5 I.

При включенной защелке ток по резисторам 3 и 4 протекает одинаковой величины и равен половине значения тока триггера-защелки, а разница на-

пряжения между базами транзисторов 1 и 2 равна нулю. При включении и выключении защелки напряжение на базах транзисторов 1 и 2 изменяется в противоположные стороны. Размах изменения напряжения на базе одного из транзисторов 1 или 2 равен 0,5 RI где R Кл R, а общий размах на- пряжения между базами равен RI . При включенной защелке ток по резисторам 3 и А перераспределяется, но абсолютная величина его по выходной цепи напряжения смещения (клемма 2) сохраняется постоянной и равной 1.

Компаратор тока по выходу имеет три логических состояния: лог О, лог 1 и Защелка выключено. Выходные логические состояния определяются величинами токов, протекающих П9 резисторам 3 и А. При одинаковых токах, протекающих по резисторам, выходные уровни напряжения по обоим выходам одинаковые, они соответствуют логическому состоянию Защелка выключено. Остальные два случая определяются падениями напряжения на резисторах 3 и 4, При протекании тока IP по резистору 3 напряжение на вькодной клемме 23 вьапе, чем напряжение на выходной клемме 22 и наоборот

Соотношения резисторов 8 и 19, 20 и 21 подбираются так, что максимальные значения токов, протекающих по токовым цепям эмиттеров транзисторов 1 и 2, не должны превыщать значе ния тока 1д (см, фиг,2), так как в интервале тока от О до 1д обеспечивается максимальный градиент падения

5

0

5

0

5

напряжения uV/uI и тем самым в этом интервале будет высокая чувствительность устройства.

Использование новых элементов - резисторов и дополнительных эмитте- рои - выгодно отличает предлагаемый компаратор от известного, так как увеличивается чувствительность устрой ства. Чувствительность компаратора увеличивается вследствие выбора оптимального режима по току электрических цепей первых эмиттеров транзисторов 1 и 2, Оптимальная зона наилучшего режима определяется наибольшим градиентом напряжения база-эмиттер и соответствует такому интервалу,- где маленькое изменение значения тока дает существенное изменение напряжения Vgg , Ток в цепях входного транзистора определяется соотношением сопротивления резисторов в цепях первого и второго эмиттеров.

Формула изобретения

Компаратор тока по авт, ев, № 1264314, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, в него введено по дополнительному второму эмиттеру в первый и второй транзисторы и четыре резистора, при этом между первыми и вторыми эмиттерами первого транзистора и третьей токовой шиной включены третий и четвертый резисторы соответственно, а между первым и вторым эмиттерами второго транзистора и четвертой токовой шиной включены пятый и шестой резисторы соответственно.

Изобретение относится к импульс- дой технике и может быть использовано при построении устройств анализа входных сигналов, в частности устройств сравнения аналоговых величин. Целью изобретения является увеличение чувствительности устройства. Поставленная цель достигается тем, что введены дополнительные вторые эмиттеры в транзисторы 1, 2, резисторы 18-21. Устройство также содержит токовые шины 14, 16, 13, 15, шину 24 управления, клеммы 17, 12 напряжения смещения, выходные клеммы 22, 23. Чувствительность компаратора увеличивается вследствие выбора оптимального режима по току электрических цепей первых эмиттеров транзисторов I, 2. Оптимальная зона наилучшего режима определяется небольшим градиентом напряжения база-эмиттер и соответствует такому интервалу, «Л N

4

Ул

uU

Us

ВНИИПИ Заказ 1631/48 Тираж 864 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фи. 2