Двухпороговый компаратор Советский патент 1987 года по МПК G01R19/165 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может бьп ь использовано для определения выхода напряжения из установленного допуска, а также в качестве дифференциального дискриминатора.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования уровней и повышение точности.

На чертеже изображена схема двух- порогового компаратора.

. Двухпороговый компаратор содержит сдвоенный компаратор 1, первый 2 и второй 3 резисторы, р-п-р-транзистор 4, п-р-п-транзистор 5, первый 6 и второй 7 источники питания, первый 8 и второй 9 делители напряжения, пер- Bbrf i 10 и второй 11 дополнительные резисторы, переменный резистор 12, поленой транзистор 13 и третий допол- нительньй резистор 14. Первый 2 и -второй 3 резисторы соединены последо- ветельно. Их общий вывод соединен с

13578602

резистор 10, а также транзистор 5, источник 7 питания, делитель 9, дополнительный 11 и переменный 12 ре- образуют два генератора тока

10

15

20

соответственно на транзисторах 4 и 5.

Двухпороговый компаратор работает следующим образом.

Падение напряжения на первом резисторе 2 определяет нижний пороговый уровень, а верхний пороговый уровень превышает нижний на окно дискриминации, величина которого равна падению напряжения на втором резисторе 3 от протекания через него тока генератора тока на транзисторе 4.

Не учитывая первоначально для простоты полевой транзистор 13, получаем, что при равенс:тве токов через коллекторы транзисторов 4 и 5 нижний пороговый уровень равен нулю. При увеличении сопротив11ения переменного резистора 12 в эмиттере п-р-п-тран- зистора уменьшается ток генератора

первым инвертирующим входом сдвоенно- 25 тока на транзисторе 5 и через первьй

;го компаратора 1. Первьш вывод первого резистора 2 соединен с общей ши- НОЙ1., Второй вьгаод второго резистора 3 соединен с первым неинвертирующим входом сдвоенного компаратора 1, с затвороу полевого транзистора 13 и коллектором р-п-р-транзистора 4. База транзистора 4 соединена со средним вьшодом первого делителя 8 напряжения, крайние выводы которого соедине- ны с соответствующими выводами первого источника 6 питания. Эмиттер транзистора 4 через первый дополнительный резистор 10 соединен с положительным полюсом первого источника 6 питания. База п-р-п-транзистора 5 соединена со средним выводом второго делителя 9 напряжения, крайние выводы которого соединены с соответствующими выводами второго источника 7 питания. Эмит- тер транзистора 5 через второй дополнительный резистор 11 и переменньм резистор 12 соединен с отрицательным полюсом источника 7 питания. Отрицательный полюс источника 6 питания и положительный полюс источника 7 питания соединены с общей шиной. Исток полевого транзистора 13 через третий дополнительньм резистор 14 соединен с общим выводом первого 2 и второго 3 резисторов. Сток полевого транзистора 13 соединен с эмиттером транзистора 4. Транзистор 4, источник 6 питания, делитель 8, дополнительньш

резистор 10, а также транзистор 5, источник 7 питания, делитель 9, дополнительный 11 и переменный 12 ре- образуют два генератора тока

5

0

соответственно на транзисторах 4 и 5.

Двухпороговый компаратор работает следующим образом.

Падение напряжения на первом резисторе 2 определяет нижний пороговый уровень, а верхний пороговый уровень превышает нижний на окно дискриминации, величина которого равна падению напряжения на втором резисторе 3 от протекания через него тока генератора тока на транзисторе 4.

Не учитывая первоначально для простоты полевой транзистор 13, получаем, что при равенс:тве токов через коллекторы транзисторов 4 и 5 нижний пороговый уровень равен нулю. При увеличении сопротив11ения переменного резистора 12 в эмиттере п-р-п-тран- зистора уменьшается ток генератора

резистор 2 протекает часть тока генератора тока на транзисторе 4 и нижний пороговый уровень становится положительным. Чем меньше ток генератора тока на транзисторе 5 относительно постоянного по величине тока генератора тока на транзисторе 4, тем больше сдвиг нижнего порогового уровня в область положительных напряжений. Верхний порог овьм уровень отличается о.т нижнего на падение напряжения на втором резисторе 3.

Наоборот, если ток генератора тока на транзисторе 5 больше тока генератора тока на транзисторе 4, через первьы резистор 2 протекает избыточная часть тока генератора тока на транзисторе 5, которая создает на первом резисторе 2 отрицательное нап11яжение. Чем больше ток генератора тока на транзисторе 5 (меньше сопротивление переменного резистора 12 в эмиттере п-р-п-транзистора 5) , тем больше: сдвиг пороговых уровней в область отрицательных напряжений. Максимальный сдвиг в отрицательную область диапазона пороговых уровней определяется: аналогично отрицательным потенциалом на базе п-р-п- транзистора 5.

Таким образом, посредством изменения сопротивления одного переменного резистора 12 достигается установка пороговых уровней в положительной и

отрицательной областях диапазона пороговых уровней.

Дополнительную стабилизацию ширины окна дискриминации (повышение точности) обеспечивает полевой транзистор 13. Ток через полевой транзистор 13 составляет небольшую, например одну десятую, часть тока генератора тока на транзисторе 4. Так как ток затвора полевого транзистора 13 практичес ки равен нулю, то ширина окна дискриминации определяется по-прежнему падением напряжения на втором резисторе 3 от протекания через него тока генератора тока на транзисторе 4. Ниж- НИИ пороговый уровень при учете полевого транзистора 13 равен нулю не при равенстве токов двух генераторов тока, а при превышении тока генератора на транзисторе 5 над током генератора на транзисторе 4 на величину тока истока полевого транзистора 13.

Дополнительная стабилизация ширины окна дискриминации происходит следующим образом.

При регулировании пороговых уровней изменяется потенциал коллектора р-п-р-транзистора 4. Эффект изменения ширины базы незначительно изменяет ток коллектора, например, при сдвиге пороговых уровней в отрицательную область ток коллектора р-п-р-транзис- тора увеличивается, что увеличивает

падение напряжения на втором резисто- транзисторов соединены со средними ре 3. При этом возрастает ток стока полевого транзистора 13, понижается потенциал эмиттера р-п-р-транзистора 4 и ток коллектора р-п-р-транзистора 4 восстанавливает исходное значение. При сдвиге пороговых уровней в положительную область ток стока полевого транзистора 13 уменьшается, если уменьшается ширина окна дискриминавыводами соответствующих резисторны делителей напряжения, крайние вьгоод которых соединены с соответствующим выводами соответствующих источников питания, эмиттер р-п-р-транзистора через первый дополнительный резисто соединен с положительным полюсом пе вого исфочника питания, эмиттер п-р -п-транзистора через последовательн соединенные второй дополнительный резистор и перемеиньй резистор соед нен с отрицательным полюсом второго источника питания, коллектор р-п-р- транзистора соединен с вторым вьтод второго резистора, а коллектор п-р-п транзистора соединен с общим выводо первого и второго резисторов.

ции, в итоге увеличивается ток кол- лектора р-п-р-транзистора 4 и происходит стабилизация ширины окна.. При использовании полевого транзистора 13 с начальным током стока, составляющим небольшую часть номинального тока генератора тока на транзисторе 4, резистор в цепи истока может отсутствовать.

При действии входного сигнала с :источника 15 на выходе сдвоенного компаратора 1 устанавливается уровень 1, если сигнал лежит внутри окна, и уровень О, если сигнал ниже

нижнего и уровней.

вьш1е верхнего пороговых

Формула изобретения

1. Двухпороговьм компаратор, содержащий сдвоенный компаратор, первый и второй источники питания, поло- жительньш полюс первого из которых и отрицательный полюс второго соединены с соответствующими входами сдвоенного компаратора, а отрицательный полюс первого и положительньй полюс второго источника соединены с общей шиной, и последовательно соединенные первый и второй резисторы, первый вывод первого из которых соединен с общей шиной, общий вывод первого и второго резисторов соединен с первым инвертирующим входом сдвоенного компаратора, а второй вьшод второго резистора соединен с первым инвертирующим входом сдвоенного компаратора, вторые инвертирующий и неинвертирующий входы сдвоенного компаратора соединены с входной клеммой, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования пороговых уровней, введены два транзистора соответственно с р-п-р- и п-р-п-проводимостями, первый и второй резисторные делители напряжения, первый и второй дополнительные резисторы и переменный резистор, причем базы

транзисторов соединены со средними

выводами соответствующих резисторных делителей напряжения, крайние вьгооды которых соединены с соответствующими выводами соответствующих источников питания, эмиттер р-п-р-транзистора через первый дополнительный резистор соединен с положительным полюсом первого исфочника питания, эмиттер п-р- -п-транзистора через последовательно соединенные второй дополнительный резистор и перемеиньй резистор соединен с отрицательным полюсом второго источника питания, коллектор р-п-р- транзистора соединен с вторым вьтодом второго резистора, а коллектор п-р-п- транзистора соединен с общим выводом первого и второго резисторов.

2. Компаратор по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, введен полевой транзистор и третий дополнительньш резистор, причем сток полевого транзистора соединен с эмиттером р-п-р- транзистора, его исток через третий

допопнительн111й резистор соединен с сторов, а затвор соединен с вторым общим выводом первого и второго рези- .выводом второго резистора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения выхода напряжения из установленных пределов, а также в качестве дифференциального дискриминатора. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования уровней и повышение точности. Для достижения цели в устройство, содержащее сдвоенный компаратор 1, резисторы 2 и 3, источники 6 и 7 питания, полевой транзистор 13 и резистор 14, дополнительно введены р-п-р-тран- зистор 4, п-р-п-транзистор 5, два делителя 8 и 9 напряжения, резисторы 10 и 11, переменный резистор 12. При этом изменением сопротивления резистора 12 достигается установка пороговых уровней в положительной и отрицательной областях диапазона пороговых уровней. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л 00 ел vj СХ) ф