Пороговое устройство Ларионова Советский патент 1988 года по МПК G05B1/01 H03K5/24 

оэ ел

Изобретение относится к и тульсной технике и автоматике и может быть использовано в устройствах заряда накопительных конденсаторов импульсных источников света, а также в вычислительной технике, например, в качестве нуль-органа в преобразователях напряжение - код.

Цель изобретения - повышение чувствительности при сохранении быстродействия за счет уменьшения минимальной скорости нарастания (спада) напряжения на входной шине.

На чертеже представлена структурная cxewa порогового устройства Ларионова.

Пороговое устройство Ларионова содержит первый 1 и второй 2 пороговые элементы Ларионова, входы питания которых подключены к шине 3 источника питания, причем первый вход первого порогового элемента Ларионова 1 соединен с входной шиной 4, второй вход - с выходом источника 5 опорного напряжения, а выход - с первым входом второго порогового элемента Ларионова 2, с выходом генератора 6 тока и через резистор 7 с дополнительной потенциальной шиной 8 и вторым входом второго порогового элемента Ларионова 2, Генератор 6 тбка выполнен на транзисторе 9, коллектор которого подключен к выходу генератора 6 тока, эмиттер - через эмиттер- ный резистор 10 к шине 3 источника питания, подкпюченнзто.к шине нулевого потенциала через резистивный делитель на резисторах 12 и 13, выход которого подключен к базе транзистора 9, а дополнительная потенциальная шина 8 подключена через резистор 14 утечки к шине нулевого потенциала и непосредственно к шинам питания эле- нентов НЕ пороговых элементов Ларионова 1 и 2, при этом элемент НЕ первого порогового элемента Ларионова 1 выполнен с открытым коллектором.

Устройство работает следующим образом.

Подают на первый вход (инверсный вход порогового элемента 1) порогового устройства Ларионова напряжение, равное напряжению источника 5 опорного напряжения. В этих условиях ток через коллектор транзистора логического элемента НЕ порогового элемента Ларионова 1 не протекает и напряжение на выводе резистора 7,подключенного

к коллектору транзистора 9, относительно шины нулевого потенциала равно

.Аоп .

где Е ,j, - напряжение на дополнительной потенциальной шине 8 источника питанияJ 0 If - ток генератора 6 тока;

R - сопротивление резистора 7. Напряжение Ug -1гт между вхо - дами порогового элемента 2 обеспечивает на выходе порогового устройства 5 Ларионова напряжение логического нуля. Далее увеличивают входное напряжение на величину iUg, , обеспечивающую вьшолнение равенства

0 UM.,;, I,,R-I,,

где 11( - ток коллектора транзистора логического элемента НЕ порогового элемента Ларионо- 5 ва 1о

В результате входное напряжение на этом этапе может быть представле- но в виде

0 U8,U -buUex.,,

где и Of, - напряжение источника 5 опорного напряжения.

В этих условиях согласно равенству Ug 1. протекает ток через открытый коллектор транзистора порогового элемента 1, а ток порогового элемента 2 по прежнему обеспечивает на выходе устройства напряжение логического О. Здесь первый noporq,- вый элемент 1 работает в линейном режиме, а логй:ческий элемент НЕ второго порогового элемента 2 находится в насыщенном состоянии (состояние логического О). Порговьй элемент Ларионова 2 подготовлен к вхождению в ли- нейньй режим.

Далее увеличивают входное напряжение на величину чувствительности предлагаемого порогового, устройства Ларионова uUgx обеспечивающую напряжение чувствительности порогового элемента Ларионова 2 uUg, ,.„ .

В результате получают

5

0

5

0

55

UBX.,,, -iUe,.

yiV

Входное напряжение на этом этапе может быть представлено в виде выражения

.., ,

Здесь напряжение между входами порогового элемента 2 U равно отрицательному по знаку напряжению чувствительности порогового элемента 2, но для него это напряжение положительное, поскольку он подключен к резистору 7 инверсно, в результате на выходе предлагаемого порогового устройства Ларионова обеспечивается напряжение логической 1.

Пороговый элемент Ларионова 1 работает в линейном режиме и пороговый элемент Ларионова 2 тоже работает .в линейном режиме, поскольку находится на границе зоны чувствительности. Далее увеличивают входное напряжение еще на величину чувствительности предлагаемого порогового устройства Ларионова &Ug. В результате получаю

и, -2U.,.

.ц

Входное напряжение на этом этапе может быть представлено в виде

U.,, +2ли

&х

on

вх.

вх

Здесь пороговьй элемент Ларионова 1 продолжает работать в линейном режиме, а логический элемент НЕ порогового элемента Ларионова 2 находится в непроводящем (выключенном) состоя-

НИИ.

Далее увеличивают входное напряжение на величину uUg , обеспечивающую недостающую часть напряжения чув- ствительности порогового элемента Ларионова 1. В результате получают

вх,., АОП |«э.оет

остаточное напряжение 45 открытого коллектора транзистора порогового элемента 1. напряжение на этом этапе

представлено в виде напря- 50

,

вх,

+2uU..

9,,,

Поскольку iUgy +2i,Ug,+bU8,4 .у, -55 то при входном напряжении U + .u, логический элемент НЕ с открытым коллектором первого порогового элемента 1 находится в проводящем

(насьщенном) состоянии, а логический элемент НЕ второго порогового элемента 2 - в непроводящем (выключенном) состоянии.

Дальнейшее увеличение входного напряжения не изменяет их состояний. При уменьшении входного напряжения

до величины Ug у« далее все изменения в устройстве повторяются в обратном порядке. Следует отметить, что:

&Ue,iU6x,

iU

вк.,

2йи„, ,

вх

5 0

5

0

ц

0

5

0

5

линейньй режим открытого коллектора транзистора порогового элемента 1 осуществляется, начиная с напряжения его коллектора ,on+IrT.R а в зоне чувствительности предлагаемого порогового устройства Ларионова J Е д . Входной сигнал при значении величины напряжения

,

может оставаться бесконечно долго, а следовательно, в линейном режиме . может оставаться бесконечно долго и транзистор с открытым коллектором порогового элемента 1. Этот факт является отличительньм признаком предлагаемого порогового устройства Ларионова, в то время как логический элемент НЕ второго порогового элемента 2 не может оставаться бесконечно долго в линейном режиме.

Использование транзистора с открытым коллектором порогового элемента 1 в линейном режиме большого сигнала позволяет максимально использовать

его высокого быстродействия, а ис- пользовазше генератора 6 тока и резистора 7, инверсное подключение . . входов к резистору 7 пор огового элемента 2 позволяет получать беспроиг рьгашую (100%) связь открытого коллектора транзитора порогового элемента 1 с пороговым элементом 2. В результате получают дополнительное увеличение чувствительности.

Соответственно во столько раз получают дополнительное уменьшение минимальной скорости нарастания (спада) напряжения на входе.

Резистор 14 выполняет функцию резистора утечки первого и второго

усилителей напряжения на время отсутствия напряжения на шине 8 (например в период включения источников питания) и в этих условиях также выполняет функцию недостающей части коллекторной нагрузки транзистора 9 генератора 6 тока. В результате обеспечивается защита от перенапряжения открытого коллектора транзистора по- ю рогового элемента 1, поскольку в противном случае к нему могло быть приложено напряжение Е, которое в 1-3

шёния чувствительности при сохранении быстродействия, в него введены генератор тока, резистор и дополнительная потенциальная шина источник питания, первый и второй электронны усилители напряжения выполнены на базе порогового устройства Ларионов логический элемент НЕ первого усили теля вьшолнен с открытым коллекторо подключенным к выходу этого усилите ля, генератор тока вьшолнен на тран зисторе с резистором в цепи эмиттер другой вывод этого резистора подклю

раза больше Е„ д

Таким образом, резистор 1А обеспе- 15 чен к потенциальной тине источника чивает устойчивость элементной базы питания, коллектор транзистора под- предлагаемого порогового устройства Ларионова в период коммутации напряВ условиях

жений питания Е и Е,, j

ключен к дополнительной потенциальн шине источника питания через резистор, а база транзистора - к выходу

наличия напряжения питания Е„ и 20 делителя напряжения.

fl.i,on этот резистор 14 на работу устройства не влияет.

Формула изобретения

Пороговое устройство, содержащее два электронных усилителя напряжения, каждый с прямьм и инверсным входами и прямым выходом, потенциальную и

подключенного между потенциальной и общей шинами источника питания, при этом инверсный вход первого электро ного усилителя напряжения подключен 25 к входу порогового устройства, его прямой вход - к источнику опорного напряжения, а открытьй коллектор тра зистора этого усилителя напряжения подключен к выводу резистора, к кол

шёния чувствительности при сохранении быстродействия, в него введены генератор тока, резистор и дополнительная потенциальная шина источника питания, первый и второй электронные усилители напряжения выполнены на базе порогового устройства Ларионова, логический элемент НЕ первого усилителя вьшолнен с открытым коллектором, подключенным к выходу этого усилителя, генератор тока вьшолнен на транзисторе с резистором в цепи эмиттера, другой вывод этого резистора подключен к потенциальной тине источника питания, коллектор транзистора под-

ключен к дополнительной потенциальной шине источника питания через резистор, а база транзистора - к выходу

подключенного между потенциальной и общей шинами источника питания, при этом инверсный вход первого электронного усилителя напряжения подключен к входу порогового устройства, его прямой вход - к источнику опорного напряжения, а открытьй коллектор транзистора этого усилителя напряжения подключен к выводу резистора, к кол

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике, например, может быть использовано в устройствах заряда накопительных конденсаторов импульсных источников света, а также в вычислительной технике, например в качестве нуль-органа в преобразователях напряжение - код. Цель изобретения - повышение чувствительности при сохранении быстродействия - достигается за счет уменьшения минимальной скорости нарастания или спада напряжения на входной шине. Пороговое устройство содержит пороговые элементы Ларионова 1 и 2, шину 3 источника питания, входную шину 4, источник 5 опорного напряжения, генератор 6 тока, резистор 7, дополнительную потенциальную шину 8. Генератор 6 тока выполнен на транзисторе. 9, эмиттерном резисторе 10 и делителе напряжения на резисторах 12 и 13. Дополнительная шина подключена через резистор 14, которьй обеспечивает устойчивость элементной базы предлагаемого устройства. 1 ил. i (Л

общую шины источника питания, источ- зо лектору транзистора генератора тока

ник опорного напряжения, обе шины источника питания подключены к соответствующим шинам первого и второго электронных усилителей напряжения, а общая - к источнику опорного напряжения, прямой выход второго электронного усилителя подключен к выходу порогового устройства, отличающееся тем, что, с целью повы5

И к инверсному входу второго электронного усилителя напряжения, прямой вход которого подключен к другому выводу резистора и дополнительной потенциальной шине источника питания, подключенной к потенциальным шинам питания логических элементов НЕ первого и второго электронных усилителей напряжения.