Высокочастотный компаратор Советский патент 1988 года по МПК H03K5/26 G05B1/01 

9 25 Y 2«

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в устройствах переработки информации. Целью изобретения является повышение быстродействия компаратора при одновременном его упрощении. Поставленная цель достигается за счет введения новых функцио

со ;о

4 4 N5

оо

нальных связей и дополнительного введения схемных элементов. Высокочастотный компаратор содержит схемные стандартные элементы, показанные на чертеже, триггер 1, выполненный на двух транзисторах 22 и 23 и работаю- щий в режиме релаксационных автоколебаний. Триггер вырабатывает фронтальные импульсы положительной полярности, которые поступают на выходную клемму, а также пилообразное напряжение, формирующееся в эмиттерно-базо1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в устройствах переработки информации,

Целью изобретения является повышение быстродействия компаратора при одновременном его упрощении.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема компаратора,

Высокочастотный компаратор содержит триггер 1, вход питания которого соединен с первой шиной 2 питания, первую входную шину 3, соединенную через первый риод 4 с первым выводом 5 индуктивного элемента 6, второй вывод 7 которого соединен через второй диод 8 с второй входной шиной 9, соединенной с первым выводом третьего диода 10, первая входная шина 3 сое- динена с первым выводом четвертого диода 11, транзистор 12, эмиттер которого соединен с второй шиной 13 пита- .ния, первый резистор 14, первый вывод которого соединен с первой обкладкой первого конденсатора 15. Эмиттер транзистора соединен с третьим вьшодом 16 индуктивного элемента 6, база - с вторым выводом третьего 10 и четвертого 11 диодов, коллектор - с первым выводом первого резистора 14,второй вь{вод которого соединен с первой шиной 2 питания, второй вывод первого конденсатора 15 соединен с первым входом триггера 1, второй вход которого соединен с четвертым выводом 17 индуктивного элемента 6.

Триггер 1 содержит второй 18, третий 19, четвертый 20, пятый 21 резисвой цепи транзистора 22. Дозирование энергии, накопленной в магнитном лоле индуктивности 6, а также введение отрицательной обратной связи обеспечивают активность формирующего элемента в триггере 1 при формировании лавинного фронта выходного импульса. Это повышает скорость его нарастания, в результате чего повышается выходная частота, быстродействие предложенного компаратора и его информационная емкость. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

торы, второй 22 и третий 23 транзисторы, эмиттер второго транзистора 22 соединен с вторым входом триггера 1, через второй резистор 18 - с эмиттером третьего транзистора 23, коллектор которого через третий резистор 19 соединен с коллектором второго TpaH3HCTOva 22, который через четвертый резистор 20 соединен с базой третьего транзистора 23, эмиттер которого через пятый резистор 21 соединен с базой второго транзистора 22, которая соединена с первым входом триггера 1.

Компаратор также содержит шестой резистор 24 и второй конденсатор 25, первая обкладка которого соединена с второй шиной питания, вторая - с третьей входной шиной 26 и первым выводом шестого резистора-24, второй вывод которого соединен с первым входом триггера 1.

Компаратор работает следующим образом.

Триггер 1, собранный на транзисторах 22 и 23, работает в релаксационном автоколебательном режиме и вырабатывает фронтальные импульсы положительной полярности, поступающие на выходную клемму, а также пилообразные напряжения, формирующиеся в эмиттер- но-базовой цепи транзистора 22 при перезарядке конденсатора 15 через источник питания по цепи, замыкающейся через резисторы 14, 21 и 18 и индуктивный элемент 6. При некоторой фазе перезаряда конденсатора 15 величина напряжения, запирающего эмиттерно 1394423

базовый переход транзистора 22, ста-элементом 6 индуктивности. Противо- новится соизмеримой со средней вели-ЭДС, стремящаяся удержать ток в эле- чиной работы выхода основных носите-менте 6, переключает последний на лей, обладающих достаточной энергиейэмиттер транзистора-2 с одной сторо- теплового движения для преодоленияны через базовый переход, отпирая потенциального барьера. Преодолевшиетранзистор и замыкаясь по цепи кон- потенциальный барьер основные носите-денсатор 15, резистор 14, источник ли вызывают флюктуационные токи впитания, с другой стороны - через коллекторной цепи транзистора 22, -IQ коллектор и резистор 19, складываясь проходящие через резистор 19, склады-с ЭДС источника питания. Отрицатель- ваясь с базовым током смещения тран-ная о.с., действующая с эмиттера зистора 23, проходящий через резисто-транзистора 23 через резистор 21 на ры 19 и 20, модулируя последний. Вбазу транзистора 22, повышает диффе- эмиттерной цепи транзистора 23 возни-15 ренциальное сопротивление последнего кают усиленные флюктуационные токипрохождению через эмиттер коммутаци- прямой фазы, проходящие через резис-онного тока элемента 6 индуктивности, тор 18 и коммутируемые элементом 6 ин-что вызывает возрастание противоЭДС дуктивности (витками с выводами 7 в элементе 6, увеличивая скорость на- пренебрегают за их малостью). Приме-20 растания лавинного процесса и обеспе- нение закона трех вторых кинетичес-чивая гармоничность его спада по ис- кой теории дает зависимость междучерпании энергии магнитного поля эле- концентрацией носителей, преодолевши-мента 6 индуктивности, после чего ми потенциальный барьер в единицупрекращается базовый ток транзистора времени, т.е. током базы и величиной25 22, пошедший на заряд конденсатора этого барьера, выражаемую формулой15. Зарядиви1ийся конденсатор 15 обра- I -( ) , (1)зевавшейся на его обкладках разностью где I - ток- базы;потенциалов запирает транзистор 22 и U.jg- - напряжение эмиттер-база;открывает транзистор 23, восстановив и - величина потенциального барь-ЗО коммутационный ток элемента 6, после ера, для преодоления которогочего начин ается перезарядка конденса- кинетической энергии теплово-, тора 15 через источник питания, так го движения основных носите-как его зарядка произошла от незави- лей недостаточно.симой от него ЭДС. Перезарядка происСледствием закона (1) является за- ходит до момента наступления критиj5 „

висимостьческои фазы, после чего генерация

U,5--U-ro (2)последую1це1 о импульса повторяется,

при условии |Ь - const; Z - const;Входная разность электрических пои и с- 0.тенциалов поступает на шины 3 и 9 от

то эь

где р - передаточный коэффициент;40 независимых источников, встречно

Z - коллекторная нагрузка;поданньух, общая точка приложения ко-

К„ - коэффициент усиления по нап-торых существенного значения не имеряжению.ет . Противофазные флюктуационные ЭДС,

В соотношении (2) не учитываетсянаведенные в элементе 6 (выводы 5, 16

проводимость транзистора и явля- 5 Р критических фазах перезается запирающим.ряда конденсатора 15 прикладываются

Из формулы (2) следует, что при к эмиттерно-базовому переходу транзиперезаряде конденсатора 15 коэффици-стора 12 через прямые переходы дноент усиления отпирающегося транзисто-дов: либо диоды 18 и 11, либо диоды

ра 22 параболически возрастает и приKQ 0 и при нулевой входной разности

некоторой фазе передаточный коэффици-потенциалов на шинах 3 и 9j токи чеент обратной связи (передаточнаярез эмиттерно-базовый переход транзио.с.) достигает критического значе-стора 12 от флюктуационных ЭДС, навения, после чего начинается лавинноеденных в обмотках (выводы 13, 16, 7)

нарастание коллекторного тока в тран-gg взаимно уничтожаются вследствие нелизисторе 22, переключающее на себя ба-нейной симметрии замыкающих эти токи

зовый ток транзистора 23 и прерываю-цепей. Изменение состояний потенци-

щее его эм иттерный ток, проходящийальных переходов диодов 8 и 11 в одчерез резистор 18 и коммутируемыйном направлении, а диодов 4 и 10 в

другом под воздействием величины и направления электрических потенциалов на шинах 3 и 9 ведет к выделению на эмиттерно-базовом переходе транзистора 12 передаточных напряжений либо в фазе флюктуационных ЭДС выводов 16 и 17 либо выводов 5 и 16. Передаточные напряжения, усиленные коллекторным током и снятые с резистора 14, прикладываются через кЪнденсатор 15 к базе транзистора 22, На эмиттерно- базовом переходе транзистора 22 про- исходит сложение передаточных напряжений, действующих в эмиттерной и ба-«с тивного элемента, эмиттер транзистора

20

зоной цепях. Образовавшаяся суммарная передаточная о.с., управляясь входной разностью электрических потенциалов на шинах 3 и 9, yпpaвляet выходной частотой. -Электрический сигнал, поступивший через шину 26 компенсирующего входа на накопительный конденсатор 25, прикладывается через резистор 24 к базе транзистора 22, смещая его рабочую точку и изменяя выходную часто- 25 ту, адекватно разности электрических сигналов на шинах 9 и 3.

Дозирование энергии, накопленной в магнитном поле индуктивности, пошедшей на создание ЭДС, дополнитель- ,Q но й к ЭДС источника питания, а также введение отрицательной обратной связи обеспечивают активность формирующего элемента в триггере 1 при формировании лавинного фронта выходного импульса, что повышает скорость его нарастания и гармоничность перехода на обратный процесс, в результате чего повьш1ается выходная частота (для компаратора означает повышение его быст- д.. родействия и информационной емкости).

Формула изобретения

.-35

соединен с третьим выводом, индуктивного элемента, база - с вторыми выводами третьего и четвертого диодов, а коллектор - с лервым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с шиной питания, а второй вывод второго конденсатора соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с четвертым выводом индуктивного элемента.

I

держащий триггер, вход питания которого соединен с шиной питания, первую входную шину, соединенную через первый диод с первым выводом индуктивного элемента, второй вывод кото- Составитель А Редактор О.Головач Техред Л.Серд

рого соединен через второй диод с второй входной шиной, соединенной с первым выводом третьего диода, первая входная шина соедашена с первым выводом четвертого диода, транзистор, эмиттер которого соединен с шиной питания, первый резистор, первый вывод которого соединен с первой обкладкой конденсатора, отличаю П1ийся тем, что, с целью повышения быстродействия компаратора при одновременном его упрощении, эмиттер транзистора соединен с третьим выводом индук20

25

,Q д..

35

45

орбачев ова

соединен с третьим выводом, индуктивного элемента, база - с вторыми выводами третьего и четвертого диодов, а коллектор - с лервым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с шиной питания, а второй вывод второго конденсатора соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с четвертым выводом индуктивного элемента.

I

Корректор В.Бутяга