Компаратор Советский патент 1987 года по МПК G05B1/01 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использов для сравнения сигналов в системах томатического регулирования.

Целью изобретения является повышение точности компаратора.

На фиг. 1 представлена электрическая схема компаратора; на фиг. эпюры напряжений,

На фиг. 1 и 2 обозначены первый операционный усилитель 1, первый 2 второй 3, восьмой 4 и третий 5 резисторы, первый стабилитрон 6, второй операционньй усилитель 7, чет- вертьй 8, пятый 9 и седьмой 10 резисторы, второй стабилитрон 11, шестой, 12 и девятый 13 резисторы, первый 14 и второй 15 В-трип еры, вход 16 и выход 17 компаратора, источник 18 напряжения питания, истоник 19 опорного напряжения, десяты резистор 20, входной сигнал U, оп.орйое напряжение U , выходное напряжение U , напряжение U, питания, добавочное напряжение aU опорные Моменты времени t - t

выходные напряжения U, и U первого 1 и второго 7 операционных усилителей

Устройство работает следующим . образом.

На прямой вход операционного уси-. лителя 1.через первый резистор 2 и на инверсный вход операционного усилителя 7 через четвертый резистор 8 поступает входной сигнал U положительной полярности. На инверсный Bxof операционного усилителя 1 через второй резистор 3 и на прямой вход операционного усилителя 7 через пятый 9 и седьмой 10 резисторы подается положительное опорное напряжение. Таким образом, при отсутствии входного сигнала U на входе компаратора 16 на вьпсоде опера1:1ионного усилителя 1, благодаря действию положительной обратной связи через восьмой резистор 4, устанавливается отрицательный уровень напряжения, а на выходе операционного усилителя 7 аналогично через девятый резистор 13 устанавливается положительный уровень напряжения и через шестой резистор 12 поступает на второй стабилитрон 11, с которого снимается фиксированное напряжение U . Напряжение поступает на делитель на- пряжения, состоящий из седьмого 10 и девятого 13 резисторов, который

формирует добавочное напряжение frU и .оно суммируется с опорньм напряжением Up . Таким образом, уровень компарирования компаратора на операционном усилителе 7 становится выше уровня компарирования компаратора на операционном усилителе 1 на величину дИ. Величина uU выбирается исходя из требуемой помехоустойчивости устройства и устанавливается выбором седьмого 10 и девятого 13 резисторов делителя. Первый 14 и второй 15 D-триггеры

находятся в В момент

нулевом состоянии, t.

J , когда входное напряжение Uc (фиг. 2) достигает опорного уровня напряжения U компаратора на операционном усилителе 1, он срабатывает и на его выходе появляется положнтельньш уровень напряжения и, (фиг. 2), :которое подается на синхронизирующий вход триггера 14, перебрасывает его, и на выходе компаратора появляется положительньй перепад напряжения (фиг. 2). Положительный уровень напряжения с. выхода операционного усилителя 1 через третий резистор 5 поступает

снимается фиксированное напряжение

и

и поступает: на делитель напря5

жения, состоящий из восьмого 4 и первого 2 резисторов, который формирует добавочное напряжение ли„„

о Is

входному сигналу, равное по велик

чине . Таким образом, в момент совпадения уровней входного -U и опорного и сигналов происходит скачкообразное увеличение сигнала на Q величину uUg,, что позволяет обеспечить необходимую помехоустойчивость компаратора (фиг. 2).

В момент t совпадения уровней входного и и опорного и сигналов (опорный сигнал в данном случае равен

5

0

5

Uj + ) Ис1 входах операционного усилителя 7 на его выходе появляется отрицательное напряжение U,, (фиг. 2) , поэтому опорный сигнал на его вход теперь поступает без добавочного напряжения ли и уровня опорного напряжения на входах первого и второго операционных усилителей 1 и 7 становятся равными. Во время спада импульса входного сигнала происходит

повторное сравнение его с опорным

сигналом и

Вйачале уровень входного сигнала U становится равным уровню опорного сигнала U на втором операционном усилителе 7. В этот момент tj на входе второго операционного усилителя 7 (фиг. 2) появляются положительный уровень напряжени и добавочное напряжение к опорному сигналу Up на прямом входе второго операционного усилителя 7, что обеспечивает необходимую помехоустойчивость компаратора..Положительный уровень напряжения с выхода второго операционного усилителя 7 поступает на синхронизирующий вход второго триггера 15 и перебрасывает его. Это приводит к изменению состояния первого триггера 14, и на выходе компаратора возникает отрицательный перепад напряжения (фиг.,2, tз) .

В момент совпадения уровня входного напряжения (в данный момент времени входное напряжение равно Uj + uU) с уровнем опорного напряжения на входах первого операционного усилителя 1 (фиг. 2, t) на его выходе образуется отрицательньй уровень напряжения и устраняется добавочное напряжение к входному сигналу на неинвертирующем входе операционного усилителя 1. Так как первый триггер 14 срабатывает по переднему фронту импульса, изменение напряжения на выходе первого операционного усилителя 1 в этот момент не влияет на состояние триггера 14. Таким образом происходит формирование прямоугольного выходного сигнала.

Использование дополнительных элементов в компараторе выгодно отличает 40 катодом первого стабилитрона, подданное устройство от известного, так как компарирование входного импульсного сигнала происходит на одном и том же.уровне по переднему и заднему фронтам входного импульса, что увеличивает точность компарирования.. В То же время компаратор обладает достаточной помехоустойчивостью, которую можно регулировать в зависимости от требуемых конкретных условий.

5

0

Формула изобретения

Компаратор, содержащий источник напряжения питания, первьш операционный усилитель, соединенный пря-- мым и инверсным входами и выходом с первыми выводами соответственно первого, второго и третьего резисторов, второй операционный усилитель, подключенный инверсным и прямым входами и выходом к первым выводам соответственно четвертого, пятого и шестого резисторов, и источник опо{

5 ного.,напряжения, соединенный выходом с первым выводом седьмого резистора, причем второй вывод первого резистора является входом компаратора, и соединен со вторым входом четвертого1

Q резистора, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности компаратора, в нем дополнительно установлены восьмой, девятый и десятый резисторы, первый и второй стабилит5 роны и первый и второй D-тригГеры, причем D-вход первого D-триггера соединен с первым выводом десятого резистора, С-вход - с выходом первого операционного усилителя, R-вход - с инверсным выходом второго D-триггера, а выход первого D-триггера является выходом компаратора и соединен с D-входом и с R-входом второго D-триггера, подключенного С-входом к выходу второго операционного уси0

5

лителя, первый вывод восьмого резистора соединен с первым выводом первого резистора, а второй вывод - с вто- pbtM выводом третьего резистора и с

ключенного анодом к выходу источника опорного напряжения, к аноду второго стабилитрона и к второму выводу вто- рого резистора, первьш вывод девятог jg резистора соединен с вторыми выводами пятого и седьмого резисторов, а второй вывод - с вторым выводом шестого резистора и катодом второго стабилитрона, выход источника напряжения питания подключен к второму

50

вьшоду десятого резистора.

„

/7

.

Изобретение относится к импульс-, ной технике и может быть использовано для сравнения сигналов в системах автоматического регулирования. Целью изобретения я.вляется повышение точт ности компаратора. Поставленная цель достигается за счет того, что входной и опорный сигналы подаются на входы . двух операционных усилителей, охваченных гибкими положительными обратными связями, а выходные сигналы этих усилителей поступают на С-входы двух D-триггеров. Прямой выход первого D-триггера является выходом компаратора, выходной сигнал которого поступает на D- и R-входы второго D-триггера, а инверсный выходной сигнал второго D-триггера поступает на R-вход первого D-триггера. 2 ил. § О)

Uc

tntz

fjT