Двухпороговый компаратор Советский патент 1992 года по МПК H03K5/24 G05B1/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики при построении устройств анализа входных сигналов по напряжению.

Целью изобретения является упрощение за счет исключения двух источников питания.

На чертеже приведена принципиальная схема двухпорогового компаратора.

Двухпороговый компаратор содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4 и пятый 5 резисторы, транзистор 6, первый 7 и второй 8 БИСПИН-приборы, первый 9 и второй 10 разделительные диоды, цепочки 1Т и 12 соответственно из m и п последовательно включенных диодов, шину 13 входного напряжения, шину 14 опорного напряжения, общую шину 15 и шину 16 напряжения питания, при этом БИСПЙН-при- боры 7 и 8 применены в качестве первого и второго компараторов соответственно, причем выводы подложки, омического и запирающего (нелинейного) контактов БИСПИН-приборов являются соответствен- но первым входом, вторым входом и выходом компараторов, резисторы 3-5 и транзистор 6 образуют логический элемент НЕ 17, причем первый вход первого компаратора 7 подключен к катоду первого из m последовательно включенных смещающих диодов цепочки 11, анод m-ro диода цепочки 11 подключен к второму входу второго компаратора 8 и к катоду диода 10, анод которого подключен к шине 13 входного на- пряжения, первый вход второго компаратора 8 подключен к катоду первого из п последовательно включенных смещающих п диодов цепочки 12, анод n-го диода цепочки 12 подключен к второму входу первого компаратора 7 и к катоду диода 9, анод которого подключен к шине 14 опорного напряжения, резисторы 1 и 2 подключены между общей шиной 15 и вторыми входами компараторов 7 и 8 соответственно, транзи- стор 6 подключен эмиттером к общей шине 15, базой через резисторы 3 и 4 соответственно к выходам компараторов 7 , 8 и к общей шине 15, а коллектором, являющимся выходом 18 устройства, через резистор 5 к шине 16 напряжения питания.

Устройство работает следующим образом.

На шины 13,14 и 16 подаются, а с шины 18 снимаются напряжения и сигналы поло- жительной полярности относительно общей шины 17. Пусть опорное напряжение Don и напряжение питания Ucc равны 5 В, входное напряжение UBx увеличивается от 0 до 8 В, т 2, п 1, а падения напряжений на элементах устройства обозначаются буквой U с индексами, соответствующими цифровым обозначениям элементов схемы; падение напряжения на диоде примем равным 0,6 В, падение напряжения между выводами подложки и запирающих контактов включенных (открытых) БИСПИН-приборов 7 и 8 - равным 0,8 В, а падение напряжения между выводами подложки и омического контакта включающихся БИСПИН-приборов 7 и 8 равным 0,5 В. Тогда после подачи напряжений на устройство транзистор 6 будет открыт и насыщен (на выходе 18 устройства сигнал логического О), так как БИСПИН-прибор 8 открыт (включен), и на его выходе выделяется напряжение, достаточное для включения транзистора 6 (Us + 1М Uon - 0,6 + 1 - 0,8 В 3 В), БИСПИН-прибор 7 в это время закрыт (выключен) и через его выводы протекают только токи утечки незначительной величины. Такое состояние устройства сохраняется до тех пор, пока в результате по- вышения входного напряжения сохраняется цепь для протекания тока от вывода подложки к выводу омического контакта БИСПИН-прибора 8 и ток в этой цепи достаточен для удержания во включенном состоянии БИСПИН-прибора 8 при имеющейся нагрузке (элементы 3, 4, 6 схемы). В этот момент входное напряжение примерно равно 3,9 В (Uex Uon - 0,6 В n - 0,5 В 3,9 В). Далее БИСПИН-прибор 8 выключается в результате уменьшения тока в его управляющей цепи, что приводит к выключению транзистора 6, на выходе которого выделяется сигнал логической 1. БИСПИН-прибор 7 в это время остается закрытым (выключенным), так как потенциал его подложки, равный UBX - 0,6 В, меньше потенциала омического контакта, равного Uon - 0,6 В. Такое состояние устройства сохраняется до тех пор, пока в результате повышения входного напряжения потенциал подложки БИСПИН-прибора 7 не превысит потенциал его омического контакта и ток в цепи между ними не станет достаточным для включения БИСПИН-прибора 7 с имеющейся нагрузкой. В этот момент входное напряжение примерно равно 6,7 В (Uex Uon + m 0,6 В + 0,5 В 6,7 В). Далее БИСПИН-прибор 7 включается, вызывая переключение транзистора 6 (на выходе устройства выделяется логический О). БИСПИН-прибор 8 остается в выключенном состоянии. Такое состо- яние устройства сохраняется при дальнейшем увеличении входного напряжения. При уменьшении входного напряжения от максимального значения до О В устройство работает аналогично.

Положение середины окна дискриминации на оси напряжений определяется величиной опорного напряжения. Ширина окна дискриминации определяется количеством смещающих диодов в цепочках 11 и 12. При m n 0 обеспечивается минимальная ширина окна дискриминации.

Диоды 9 и 10 обеспечивают взаимную рэзвязку источников опорного и входного напряжений.

Резисторы 1 и 2 обеспечивают протекание токов, включающих БИСПИН-приборы 7 и 8 соответственно.

Применение изобретения позволяет упростить двухпороговый компаратор по сравнению с прототипом за счет исключения двух разнополярных источников питания, необходимых для питания компараторов прототипа.

Формула изобретения

1. Двухпороговый компаратор, содержащий шину входного напряжения, шину опорного напряжения, первый и второй компараторы и логический элемент, выход которого является выходом устройства, а вход подключен к выходу второго компаратора, отличающийся тем, что, с целью упрощения за счет исключения двух источников питания, в него дополнительно введены первый и второй разделительные диоды, первый и второй резисторы и m + n смещающих диодов, причем первый вход первого компаратора подключен к катоду первого из

m последовательно включенных смещающих диодов, анод т-го смещающего диода подключен к второму входу второго компаратора и к катоду второго разделительного

диода, анод которого подключен к шине входного напряжения, первый вход второго компаратора подключен к катоду первого из n последовательно включенных смещающих диодов, анод п-го смещающего диода

подключен к второму входу первого компаратора и к катоду первого разделительного диода, анод которого подключен.к шине опорного напряжения, выход первого компаратора подключен к выходу второго компаратора, первый и второй дополнительные резисторы подключены между общей шиной и вторыми входами первого и второго компараторов соответственно.

2.Компаратор по п. 1, о т л ич а ю щ и и - с я тем, что первый и второй компараторы

выполнены в виде БИСПИН-приборов, причем выводы подложки, омического и запирающего контактов БИСПИН-приборов являются соответственно первым входом, вторым входом и выходом компараторов.

3.Компаратор по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что логический элемент выполнен на транзисторе n - р - n типа, включенном по схеме с общим эмиттером, причем

база транзистора подключена к входу логического элемента через третий резистор и к общей шине - через четвертый резистор, а коллектор транзистора, являющийся выходом устройства, подключен через пятый резистор к шине питания.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики при построении устройств анализа входных сигналов по напряжению. Цель изобретения - упрощение. Двухпороговый компаратор содержит пять резисторов 1-5, транзистор 6, первый и второй БИСПИН-приборы, два разделительных диода 9, 10, цепочки 11 и 12 соответственно тип последовательно включенных диодов, шину 13 входного напряжения, шину 14 опорного напряжения, общую шину 15, шину 16 напряжения питания. Применение в качестве компараторов БИСПИН-приборов и диодных цепей ввода опорного и входного напряжений позволило отказаться от двух источников питания. Диодные цепочки 11 и 12 обеспечивают смещение рабочих точек. Ширина окна дискри- минации определяется количеством смещающих диодов в цепочках 11,12. Резисторы 1 и 2 обеспечивают протекание токов, включающих БИСПИН-приборы 7 и 8 соответственно. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. Ё