Компаратор Советский патент 1989 года по МПК H03K5/24 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к устройствам сравнения величин электрических сигналов, и может быть использовано в преобразователях информации, сигнальных устройствах, измерителях фазы.

Цель изобретения - повышение точности работы компаратора в нестроби- руемом режиме.

На фиг.1 приведена блок-схема компаратора; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Компаратор содержит дифференциальный усилитель I ,выход которого соединен с входом триггера Шмита 2. Инвертирующий вход усилителя соединен с источником 3 сигнала, неин- вертирутощий вход усилителя через

резистор 4 подключен к земле. Выход усилителя через параллельно соединенные цепочки, состоящие из диодов 5,6 замкнутого 7 и разомкнутого 8 ключей, соединен с его неинвертирующим входом. Управляющий вход ключа 7 соединен с прямым выходом триггера 1 1митта 2, а управляющий вход ключа 8 подключен к инверсному выходу триггера. Диод 5 соединен с выходом усилителя анодом, а диод 6 - катодом.

Указанные на фиг.1 соединения приведены для случая, когда триггер Шмит- та 2 переходит в состояние логической 1 при положительном напряжении на его входе, равном ,, в состояние логического О - при отрица

4; СО

00

тельном напряжении на его входе, ном и

тш подаче на

ческой

ключи 7, 8 замыкаются при их управляющие входы логии размыкаются при подаче логического О.

Компаратор работает следующим образом.

Предположим, что триггер находится в состоянии логической 1 и на инвертирующем входе дифференциального усилителя присутствует отрицательное напряжение llj . В этом случае выходное напряжение (Ug4,;() усилителя положительно и определяется его коэффици- 15 ентом усиления К.,:

U977314

Рзв- Повышение чувствительности предлагаемого компаратора достигается введением положительной обратной связи (ПОС) по напряжению. При этом, по- скольку петля ПОС возникает только в момент изменения знака входного напряжения, а в остальное время ПОС отсутствует, увеличения гистерезиса компаратора не происходит.

10

Поскольку входные напряжения переключения триггера 2

а ;ш.

и:

)

могут быть сделаны гораздо меньше выходных напряжений нacыг ёния усилителя 1, то, несмотря на наличие ПОС в моменты переключения, выходные каскады усилителя могут все время находиться в ненасьпденном состоянии, благодаря чему может быть достигнуто высокое быстродействие предлагаемого компаратора .

и

йых

(1)

/-

Диод 5, соединяющий через замкну тьш ключ 7 выход усилителя 1 с его входом, закрыт.

Пусть теперь на вход усилителя 1 поступает небольшой положительный сигнал. Выходное напряжение усилителя становится отрицательным и через открьшщийся диод 5 и замкнутый ключ 7 поступает на неинвертирующий вход усилителя. Образовавшаяся положительная обратная связь приводит к тому, что выходное напряжение усилителя начинает лавинообразно уменьшаться. Когда оно становится равным , триггер 2 переходит в состояние логического нуля, при этом ключ 7 ра мыкается, ключ 8 - замыкается и петля положительной обратной связи раз- рьгаается. Выходное напряжение усилителя вновь определяется выражением (1). При соответствующем выборе шири ны петлл гистерезиса и ее положении относительно нуля триггер Шмитта 2 остается в состоянии логического нуля до тех пор, пока на дифференциального усилителя не появится отрицательное напряжение. В этом слу чает уси-1итель 1 охвачен положительной обратной связью через диод 6 и замкнутый ключ 8. Выходное напряжени усилителя лавинообразно ув еличивает- ся до значения и , триггер 2 переходит в состояние логической I, ключ 8 размыкается, ключ 7 замыкается, диод 5 находится в запертом г состоянии и компаратор возвращается исходное состояние.

Поскольку входные напряжения перетриггера 2

а ;ш.

и:

)

моя- 15

20

25

30

аз-з5 -и-40ДЗу ие- JQ

в

55

гут быть сделаны гораздо меньше выходных напряжений нacыг ёния усилителя 1, то, несмотря на наличие ПОС в моменты переключения, выходные каскады усилителя могут все время находиться в ненасьпденном состоянии, благодаря чему может быть достигнуто высокое быстродействие предлагаемого компаратора .

Лополнительное преимущество предлагаемого компаратора заключается в том, что оно может работать даже при очень малых скоростях нарастания входного напряжения без самовозбуждения, сохраняя высокую чувствительность, без изменения скорости нарастания выходного напряжения.

Формула изобретения

Компаратор, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с источником сигнала, а неинвертирующий через резистор - с общей шиной источника питания, отлич ающийся тем, что, с целью повышения точности в нестро - бируемом режиме, в компаратор введены триггер Шмитта, первый и второй диоды, первый и второй ключи, выход усилителя соединен с входом триггера Имитта, с анодом первого и катодом второго диода, анод которого соединен через второй ключ с неинвертирующим входом усилителя и через первый ключ - с катодом первого диода, инверсный выход триггера 1 1митта соединен с управляющим входом первого ключа, прямой выход триггера 1 митта соединен с управляющим входом второго ключа, и является выходом компаратора.

7.. 5

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к устройствам сравнения величин электрических сигналов, и может быть использовано в преобразователях информации, сигнальных устройствах, измерителях фазы и т.п. Цель изобретения - повышение точности работы в нестробируемом режиме работы компаратора. Цель достигается за счет того, что в момент перехода входного сигнала через ноль компаратор охватывается цепью положительной обратной связи по напряжению, которая автоматически разрывается после достижения выходным напряжением компаратора уровня логической единицы/нуля. 2 илл.

Ve

Ц.;ж.

Фиг. г