СРАВНИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1971 года по МПК G05B1/06 

Изобретение относится к диодно-регенеративным с.чемам сравнения изменяющегося однополярного напряжения с линейным пилообразным напряжением для устройства измерения, автоматики и счетно-решающей техники.

Известны диодно-регенеративные сравнивающие устройства для управления разрядом и зарядом накопительного конденсатора, состоящие из двух транзисторов п - р - п- и р - п - р-проводимостей. В этих схемах происходят диодное сравнение (эмиттер - база транзистора р - п - р) и обратная положительная связь, образуемая с помощью транзистора п - р - п. Недостатком схемы является нагрев переходов эмиттер -- коллектор и эмиттер - база транзистора р - п - р прямым током транзистора, протекающим через переходы после сравнения напряжения на конденсаторе с первым опорным напряжением. Кроме того, в рассматриваемой схеме имеется искажение линейного участка пилообразного напряжения на конденсаторе в зоне сравнения, а также перераспределение начального тока в момент сравнения. Это ограничивает применение схемы в измерительной технике, например в цифровых вольтметрах и ваттметрах, а также в счетчиках электроэнергии, основанных на времяимпульсном преобразовании.

Цель изобретения - повышение точности сравнения и уменьшение температурного дрейфа транзисторов. Достигается оиа тем, что в устройство введены диод и два доиолиительных транзистора, эмиттерно-коллекторный переход одного из которых включен между общей точкой схемы и катодом диода, подключеиного аиодом к коллектору транзистора р - л -/ -проводимости. Между эмиттером

последиего и минусом источника пптания включен коллекторно-эмиттерпый переход другого дополнительного транзистора. Базы дополнительных транзисторов через резисторы подключены к коллектору транзистора /:-

р - л-проводимостп, а к базе транзистора р - п-/ -проводимости через параллельио соединенные конденсатор и резистор подключены минусовая клемма источиика опорного папряжсния и источник входного сигнала.

Па фиг. 1 представлена принциппальпая схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений.

Устройство состоит из транзисторов /-3 / - п-/;-проводимост11, транзистора 4 п - р - п, диода 5, резисторов 6-13 и конденсатора 14. Эмиттер входного транзистора / подключен к выходу генератора иилообразного напряжения на транзисторах 15 и 16. Коллектор транзистора / через диод 5 и резистор 6 соединен с нннyco т источника f/i-cj, а через диод 5 н резистор 7-с базой транзистора 4. База транзистора 4 через дифференцирующую цеиочку 17 соединена с выходом блока унравлення 18, который иодключеи также к базе зарядного транзистора 16 генератора пилообразного нанряжения. В качестве блока 18 может быть иснользопаи, иаиример, геиератор ирямоугольных нмиульсов стабильной длнтельностн. Чтобы транзистор / не нагревался нрямым током, а схема сравпеиня не влияла иа линейиость иилообразиого комиеисируюнгего илпряжеиия, в схему введены два транзистора 2 и ,i и диод 5. Эниттерио-коллекторные переходы транзисторов 3 и 2 между обн1,ей точкой схемы и отрицательным электродом диода 5; транзистора / - между электродом 1раилисгора У и минусом источиика нитаиия. Базы транзнсто)ов 2 и 3, каждая че)ез свой резистор (9 н 8), соединены с коллектором транзистора 4., На базу транзистора 1 через параллельно соедииеиные высокоомный (сзнстор // и кондеисатор 14 иодключеио отрин.ательное онорное 1аиря}кеиие L/on. Вход 19 схемы присоединен к резистору 11, а выход 20 - к резистору 12, включенному п ,плекториу10 н.ень транзнстор 4. Схема работает следу1ои1,нм образом. lacTOTa нилообразиого иаиряжеиия задается блоком унравлення 18, который одиовремеиио управляет через траизнстор 16 зарядом конденсатора 21 генератора ннлообразного иаиряжеиия и схемой сравиення. Частота и длительность ирямоугольных имнул11сов (см. лннню а на tjiHr. 2) блока /о но.дбнра1отся в со01ветст-вин с циклом ()азряда и ,,})А;(,Л коиденсатора 21 от L,,,, до L.;..,,,. В исходиом состоянии транзисторы /-I заперты отрицательным наиряжеиием иа кО деисато11е 21. При отсутствии входного напряжения U-,.,, когда ианряжеиие Lc иа конденсаторе под дейстгшем нанряження ис достигаег /,,,,, транзнстор 1 начинает приоткрываться, что должно прнвестн к открыванию транзистора 4 (ii иа линии с на фиг. 2). Одиако в момент /i сравнения наиряжеиий (/. н f/,,ii на базу транзистора 4 с выхода блока 18 через диф1|)еренцирую1цую цеиочку 17 иостуиает одионолярный отрицательный нмнульс (см. лииню и иа фиг. 2), заинраюни1Й транзистор. Одиовременио (в момеит /i) ирямоугольиый отрицательный имиул1)С (с )да блока 18) откры1 ает траизистор 16, через который иачииается заряд конде 1сатора 21 генератора. Отрицательное ианрялченне иа конденсаторе увеличивается, и траизистор / закрывается (ие уснев иолиостью открыться). Коидеисатор 21 заряжается до нанряжения (2 иа линии в, фиг. 2). По окончании зарядного имнульса t2 ироцесс повторяется. В рассмотренном случае на выходе 20 схемы сравнения выходные имнульсы отсутствуют, а иилообразиое нанряже1И е формируется нрактнческн без иотреблення схемой сравнення от генератора. При наличии входного нанряжения L/BX на входе 19 сравненне иилообразиого иаиряжеиия иа коидеисаторе 21 с нанряжеинем L/EX Ч+ Lon ироисходит в момент /з (линия г на фиг. 2). Благодаря коиденсатору 14, заряженному до наиряжения L/ux, входное соиротнвление схемы оказывается весьма зиачительиым, что допускает иодключеине к этой схеме источников как с большим, так и с малым внутреннил сонротивлением. В момеит сравиення- транзнстор / открывается, и в его коллекториой цени (резистор 6) возникает иолож1ггельиый иеренад нанряженнй, что нрнводнт к открытию траизнсто)а 4, а следовательно, и траизисто-pori 3 и 2. Когда т)анзистор ,J открывается, через eio эмит1е)но-коллекто 1иый иереход иачннл(т протекать ток, н на базе транзистора 4 6ijieTpo и;1|)асгает ноложительиьн перепад; Tpait.sncTop uiKjjbiBaerся еще больше н в умпттерно-ко.плекторных иеиях траизисторов 4 и Л ношикаег лпвии1)об)азиый проиесс, п )езул1);)ге которого в цепи KO.:i;ieKTO|Ki г|)аизпсто)а -/ появляется отрнц, пмпу.чьс напряжения, время нарастаиия которого до амилитудиого значения ие нревьпиает 0,Г)--1 мксек (л1ии1Я с иа ()иг. 2). Во время этого процесса траизнстор 2 открыт, н через его эмиттерио-коллекториьи иереход начинается заряд конденсатора 21 ()межуток в1)еме1И1 1.я - /i на фиг. 2). При этом эмиттер транзистора / делается более отрнцательным, чем его база. Одиовремеи)ю нрн открьггом транзисторе 3 коллектор транзистора / смеи1ается в положительиом иапраплепип отиос1ггелм1о базы, н транзистор / иереходит в iniBepcHBiii режим, кото)ый, однако, ие может уста нови 1,ся из-за наличия диода 5. В этом случае т)анзистор / 1:каз1 11, запе|) по всем переходам. Таким обра.зом, траизистор /, n;i иерехс де эмпгтер - база KOKjporo oi,yin,ecTB.:uMHj диодное сраниенне ии.лообразпо1Ч) иа11 1яжеиия Ieиератора со входны.м наиряженнем (Уцх, открывается только иа момент сравиения, т. е. иа доли мксск. Ток через иереход эмиттер - база транзистора / не гротекает, н днодиое сргишеиие п )оисходит ирактнчески без нотреблеиня тока, благодаря чему нереход не нагревг. ется. В момент /i и а базы транзисторов -/ и 16 ностунают уиравляюнтие имиульсы с блока управления 18 н дн()ференцир)чощей цепочки 17. При этом траизнсторы 4, 3 и 2 закр1)1ваются, и иачииается заряд конденсатора 21, заканчива10Н,ийся в мол1еит /а. В момент /i выходное нанряженне схемы делается равным иулю (лииия д иа фиг. 2). Таким образом, на выходе схемы сравне И я (нормируются отрицательиые нрямоугол1Я1ые нмнул1 сы иаиряжения, передний фро1гг KOTOjibix совиадает но времени с момента сравиеиня, а длительность этнх импульсов нрямо н)онорцноиальна амплитуде преобразуемого нанряжения.

Предмет изобретен и я

Сравнивающее ycTpoiicToo, содержащее генератор пилообразного ианряжения, наконптельныи коидснсатор и диодно-регеиеративную схему сравнения на транзисторах р- п - /; II п - р - п-нроводнмостей, отличающееся тем, что, с целью уменьшения темнературного дрейфа п повышения точности сравнения, оно содержит диод и два донолнительных транзистора, эмиттерно-коллекторный нереход одного дополнительного транзистора включен между общей точкой схемы п катодом диода, подключенного анодом к коллектору транзистора р - п-/ -проводимости, между эмиттером которого и минусом источника питания вКоТючен коллекторно-эмнттериьн нереход другого дополнительного транзистора, базы дополнительных траизнсторов через резисторы подключены к коллектору транзистора п - р - н-проводпмости, а к базе транзистора р - /; - р-проводимости через параллельно соединенные конденсатор н резнстор подключены минусовая клемма источника опорного напря}кення н источник входного сигнала.

.г.о тОГенераторniiiiooSpii3Huia нипрчкениа --- -I

-)-У..с,

.- а-i-0

Фиг I

u/t

iat