Компаратор Советский патент 1988 года по МПК H03K5/24 

1 ,1448402

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для стробируемого во времени сравнения двух аналоговых величин пред-. ставленных напряжениями.

Цель изобретения - повьппение разрешающей способности (чувствительности в динамическом режиме) и быстродействия, а также расщирение функцио-to ме) транзистором зеркала 6, на кол15

20

25

30

нальных возможностей за счет рбеспе- чения стробируемого режима работы с запоминанием выходного сигнала.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого компаратора.

Компаратор содержит дифференциаль йый каскад, выполненный на первом и втором транзисторах I и 2, эмиттеры которых соединены .с первым генератором 3 тока, базы - аоответственно с. первой и второй входными шинами 4 . и 5, а коллектор первого транзистора 1 соединен с входом первого токового зеркала 6, первый выход которого соединен с коллектором второго транзистора 2 и с коллектором третьего транзистора 7, эмиттер которого подключен к эмиттеру четвертого транзистора 8 и к второму генератору 9 тока, с эмиттером пя того транзистора 10, коллектор которого подключен к входу второго токового зеркала П и к третьему генератору 12 тока, и с четвертым генератором 13 тока, причем коллектор четвертого транзистора 8 соединен с общей шиной, база подключена к первому выводу первого резистора 14, первая шина 15 питания подклю-f чена к эмиттеру шестого транзистора 16, база которого соединена с шиной 40 17 стробирования, через второй резистор 18, вторая пшна 19 питания соединена с вторым вьюодом первого резистора 14, а второй выход первого токового зеркала 6 соединен с ,второй шип. 45 ной -19 питания, первый выход второго токового зеркала 11 соединен с вхо-. дом выходного каскада 20, выход кото . рого подключен к выходной шине 21, и с первым выходом третьего токового зеркала 22, второй выход которого соединен с эмиттером третьего тран-- зистора 7, вход - с вторым выходом второго токового зеркала И; базы пятого и третьего транзисторов 10 и 7 соединены соответственно с первым и вторым источниками 23 и 24 смещения, включенными между первой и второй шинами 19 и -15 питания.

лекторе транзистора 2, генератора 13 и транзистора 7 - транзистором 10 на коллекторе транзистора . 10 и на генераторе 12 - транзистором зеркала 11, на коллекторах вторых транзисторов зеркал II и 22 - транзистором каскада 20, на эмиттерах транзисторов зеркала.11 - первым транзистором зеркала 22, на эмиттерах транзисторов зеркала 22 и на генераторе 9 - транзистором 7. В исходном состоянии (при равенстве напряжений на базах транзисторов 1 и 2, т.е. на шинах 4 и 5) ток генератора 3 делится на две равные части, протекающие по коллекторным цепям транзисторов 1 и 2 и на вход и первый выход зеркала 6, при этом значение тока, вытекающего из коллекторной цепи тра:н- зистора 2 в остальную часть устройства (в генератор 13, в коллектор транзистора 7 и в эмиттер трак- зистора 10) равно нулю; напряжение на щине 17 имеет- низкий уровень, 5 при котором открыт транзистор 8 и закрыт транзистор 7. Значение токов генераторов 12, 13 и 9 выбирается в г соотнощении 2,5:1,5:4 сумма токов генераторов 12 и 13 равна току генератора 9). В Э.ТОМ случае через транзистор 10 протекает 1,5 долей тока (условных единиц, кратных упомянутому соотношению), на вход зеркала 11 поступает 1 доля тока, но такой же ток устанавливается и на первом выходе этого зеркала, а на втором его выходе удвоенное значение входного . тока, т.е. 1 доля. Аналогично, на вход зеркала 22 постзтает с выхода зеркала 11 2 доли тока, а на его выходе присутствуют 4 доли тока, которые в исходном состоянии и протекают через генератор 9, при этом через транзистор 8 протекает нулеяое значение тока. При подаче в этом случае высокого уровня на шину 17 транзистор 8 закрьшается и открьша- ется транзистор 7, при этом образу- ется контур с положительной обрат50

55

Компаратор работает следующим образом, ,

Характерным для работы предлагаемого компаратора является статический режим работы всех генераторов тока и токовых зеркал по напряженшо: напряжение на коллекторе транзистора 1 : зафиксировано первым (левым, по схе15

20

25

30

0 5

лекторе транзистора 2, генератора 13 и транзистора 7 - транзистором 10 на коллекторе транзистора . 10 и на генераторе 12 - транзистором зеркала 11, на коллекторах вторых транзисторов зеркал II и 22 - транзистором каскада 20, на эмиттерах транзисторов зеркала.11 - первым транзистором зеркала 22, на эмиттерах транзисторов зеркала 22 и на генераторе 9 - транзистором 7. В исходном состоянии (при равенстве напряжений на базах транзисторов 1 и 2, т.е. на шинах 4 и 5) ток генератора 3 делится на две равные части, протекающие по коллекторным цепям транзисторов 1 и 2 и на вход и первый выход зеркала 6, при этом значение тока, вытекающего из коллекторной цепи тра:н- зистора 2 в остальную часть устройства (в генератор 13, в коллектор транзистора 7 и в эмиттер трак- зистора 10) равно нулю; напряжение на щине 17 имеет- низкий уровень, 5 при котором открыт транзистор 8 и закрыт транзистор 7. Значение токов генераторов 12, 13 и 9 выбирается в г соотнощении 2,5:1,5:4 сумма токов генераторов 12 и 13 равна току генератора 9). В Э.ТОМ случае через транзистор 10 протекает 1,5 долей тока (условных единиц, кратных упомянутому соотношению), на вход зеркала 11 поступает 1 доля тока, но такой же ток устанавливается и на первом выходе этого зеркала, а на втором его выходе удвоенное значение входного . тока, т.е. 1 доля. Аналогично, на вход зеркала 22 постзтает с выхода зеркала 11 2 доли тока, а на его выходе присутствуют 4 доли тока, которые в исходном состоянии и протекают через генератор 9, при этом через транзистор 8 протекает нулеяое значение тока. При подаче в этом случае высокого уровня на шину 17 транзистор 8 закрьшается и открьша- ется транзистор 7, при этом образу- ется контур с положительной обрат0

5

ной связью: второй выход зеркала 22 через транзисторы 7 и 10 соединен с входом зеркала 11.

При появлении рассгласования между напряжениями на шинах 4 и 5 и при низком уровне на шине 17 появляется ток в цепи между коллектором транзистора 2 и эмиттером транзистора 10, которьш вызьшает изменение тока на входе зеркала 11 и аналогичные изменения тока (усиленные в четыре раза) в цепи транзистора 8. При появлении высокого уровня на шине 17 закрывается транзистор 8 и откры- в.ается транзистор 7. Имевшийся в цепи транзистора 8 недостаток или избыток тока через транзистор 7. подключается к коллекторной цепи транзистора 2 и воздействует на состояние токовых зеркал в соответствии и согласии с током коллекторной цепи транзистора 2, поступающим в эмиттер транзистора 10. За счет положительной обратной связи изменяются лавинообразно токи в зеркалах 11.и 22 (и других элементах устройства) . В одном из устойчивых состояний входные и выходные токи зеркал 11 и 22 равны нулю, что соответствует нулевому значению тока и на входе каскада 20; другое устойчивое состояние, характеризуется значением разности токов генераторов 9 и 13 и генератора 12 (соответствует 3 долям . тока на входе каскада 21). Каскад 20 преобразовывает изменения входного тока в выходное напряжение.на шине 21.

Формула изобретения

Компаратор, содержащий дифференциальный каскад, выполненный на первом и втором транзисторах, базы которых соединены соответственно с первой и второй входными шинами, эмиттеры подключены через первый ге0

нератор тока к первой шине питания, коллекторы - соответственно с входом и с первым выходом первого токового зеркала, второй выход которого соединен с второй шиной питани я, которая подключена через второй генератор тока к эмиттерам третьего и четвертого транзисторов, выходной

0 каскад, выход которого соединен с выходной шиной, второе/токовое зеркало, третий и четвертый генераторы тока и пятый и шестой транзисторы, о тлич ающийся тем, что,

5 с целью повьш1ения разрешающей способности и быстродействия, а также расширения функциональных возможностей, в него введены источники смеще-; ния, шина стробирования, первый и второй резисторы и третье токовое зеркало, первый выход которого соединен с первым выходом второго токового зеркала и с входом выходного каскада, второй выход - с эмиттером третьего транзистора, вход - с вторым выходом второго токового зеркала, вход которого подсоединен к первой шине питания через третий генератор тока и непосредственно к коллектору

0 пятого транзистора, база которого соединена с первым источником напряжения смещения, эмиттер подсоединен к второй шине питания через чет вертый генератор тока и непосредст5 венно к коллектору второго транзистора и к коллектору третьего транзистора, база которого соединена с вторым источником напряжения смещения, коллектор четвертого транзисто0 ра соединен с общей шиной, база че- рез первый резистор - с второй шиной питания и непосредственно с коллектором шестого транзистора, база которого соединена с шиной стро5 бирования, а эмиттер подключен через второй резистор к первой ши-. не питания.

5

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для стробируемого во времени сравнения двух аналоговых величин, представленных напряжением. Цель изобретения - повьппение разрешающей способности и быстродействия, а также Г9 расширение функциональных возможностей - достигается за счет обеспечения стробируемого режима работы t запоминанием выходного сигнала. Устройство содержит дифференциальные каскады на транзисторах 1 и 2, генераторы тока 3,9,12 и 13 выходные шины 4 и 5, токовые зеркала 6, 11 и 22, шины 15 и 19 питания, шину 17 стробирования, выходной каскад 20, выходную шину 21, источники 23 и 24 смещения, транзисторы и резисторы. Устройство имеет быстродействие не хуже 10 НС при сигнале рассогласования на входных шинах 1 мВ и разрешающую способность 20 мкВ. 1 ил. d СЛ С 00 4i to