УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯBv^:: ШШt~ 1 еC-J'-i Советский патент 1973 года по МПК G05B1/01 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. В частности, оно может быть использовано в приборах измерительной техники, в вычислительной технике и т. д.

Важнейшими характер-истиками указанных устройств являются: стабильность порога срабатывания « отпускания, малый гистерезис, т. е. разность уровней срабатывания и отпускания и быстродействие.

Известно устройство сравнения, содержащее несимметричный балансный усилитель, выход которого подключен к усилителю, построенному на транзисторах с различным типом проводимости и охваченному положительной обратной связью.

Измеряемое напряжение и налряжение сравнения подаются на базы несимметричного баj:ancHcro усилителя, предназначенного для выделения и усиления разности между ними. При неравенстве этих напряже 1ий на .выходе несимметричного балансного усилителя появляется силсннсзя разность, которая вызывает «срабатывание или «отпускание последующего усилителя с положительной обратной связью. Положительная обратная связь увеличив.зет быстродействие схемы сравнения, но также увеличивает ее гистерезис, так как за счет чоложительной обратной связи «отпускание схемы произойдет при другом соотнощеиии между измеряемым сигналом и напряжением сравненья. Чем больше величина положительной обратной связи, тем больще гистерезис схемы сравнения.

Целью изобретения является уменьшение гистерезиса срабатывания устройства сравнения.

Согласно изобретению выход выходного усилителя устройства сравнения через резистор соединен с базой транзистора стабилизатора

тока, а один из резисторов делителя напряжения зашунтирован конде.нсатором.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма напряжений.

Устройство состоит из несимметричного балансного усилителя на транзисторах TI и Га со стабилизатором тока на транзисторе Тз в цепях эмиттеров транзисторов TI и Го и усилителя, построенного на транзисторах Т и TS

с различным типом проводимости и охваченного положительной обратной связью через сопротивление RI. Измеряемое напряжение U подается на базу транзистора TI, а напряжение сравнения, задающее опорный уровень

/оп - на базу транзистора Т несимметричного балансного усилителя, выходное напряжение которого представляет усиленную разность измеряемого и опорного напряжения. Источник тока на Гз служит для стабилизации

коллекторных токов транзисторов TI и ГгЕсли Ux начинает превышать f/on (строчка 1, фиг. 2) (), то транзистор Ti подзакрывается. Это вызывает перераспределение токов между транзисторами Т и Tz и ведет к большему открыванию транзистора Т. КоллекторНый ток транзистора TZ увеличивается, создавая большее падение напряжения на сопротивлении 2. Потенциал коллектора транзистора TZ и соответственно базы транзистэра Гб становится положительным относительно эмиттера транзистора Т, который начинает открываться. Это вызовет открывание транзистора Т, так как на базу его поступает отрицательное (Напряжение от 2 через открывшийся TS. Открывание Т вызовет уменьшение отрицательного напряжения на его коллекторе, которое передается через сопротивление R положительной обратной связи (ПОС) на базу Гй, вызывая еще большее открывание Т. Процесс развивается лавинообразно, и усилитель скачком переходит в СОСТОЯНРШ, когда Т и T открыты. Для ускорения этого процесса сопротивление ПОС RI необходимо уменьшать. При открытых и 4 напряжение на выходе усилителя f/Bbix 0. Буде.м считать, что устройство сравнения «сработало. При дальнейшем увеличении TI закрыт, а Га открыт.

Прн уменьшении Ux относительно Поп {Ux fJon} Т начинает открываться, а Го подзакрываться. Уменьшение коллекторного тока транзистора Т вызовет некоторое подзакрывание ГБ. Однако закрывание Т произойдет при другом, меньше1М, коллекторном токе Га и, следовательно, при другом соотношении напряжений Ux и UOTI () (строчка /, фиг. 2), так как на базу Т поступает ток положительной обратной связи через Ri, и его влияние необходимо компенсировать уменьшение.м коллекторного тока Га. При дальнейшем уменьшении коллекторного тока TZ транзистор Гд начнет закрываться. Это закрывание вызовет закрывание Г4. Ток положительной обратной связи уменьшается и вызывает еще большее закрывание ГБ. Процесс закрывания развивается также лавинообразно - усилитель переходит в закрытое состояние t/Еых - 2. Будем считать, что произошло «отпускание. Следовательно, уровни срабатывания и отпускания не равны и определяют гистерезис устройства сравнения, На фиг. 2, строчка / показаны уровни срабатывания 6ср и отпускания f/отп при синусоидальном напряжении Ux- На строчке 2, фиг. 2 показано выходное напрял ение устройства сравнения для этого случая.

Для устранения гистерезиса устройства сравнения, т. е. чтобы уровни срабатывания и отпускания были непосредственно близки, необходимо после его срабатывания устранить действие ПОС в усилителе на Т, Т.

В предлагаемом устройстве это достигается введением запаздывающей отрицательной обратной связи (ООС) с помощью сопротивления RZ и конденсатора Сь Рассмотрим действие запаздывающей GGC. Пусть В зтом случае Т открыт, Гм, Д и Т закрыты. Ыа выходе усилителя Т, Т отрицательное напряжение f/Dbrx -EZ. Это напряжение, действуя через сопротивление ООС Rz, сов:лест.но

с напряжением делителя на R. и R задает определенный (расчетный) ток стабилизатора тока на Гз.

При устройство сравнения сработает. При этом t/Bbix 0. Этот перепад напряжения с задержкой, определяемой постоянной времени , передается на базу Гз, что вызовот уменьшение про.ходящего через него тока. В результате будет уменьшен коллекторный ток Га. Уменьшение коллекторного тока TZ через R компенсирует увеличение тока через R за счет ПОС через сопротивление i. Поэтому схема сравнения будет отпускать при напряжении ,,- Если увеличение тока через за счет ПОС через R не полностью

компенсируется уменьшением коллекторного тока Го за счет ООС через з, то в схеме остается некоторый гистерезис. Если компенсация полная, получается безгистерезисное устройство сравнения.

При превышении ООС над ПОС в схеме возникают автоколебания с частотой, определяе.мой временем запаздыва шя ООС за счет T / 3-Ci. Ширина зоны автоколебаний зависит от величины превышения ООС над ПОС

и может быть сведена до минимума. На фиг. 2, строчка 3 показаны уровни срабатывания и отпускания устройства сравнения, когда гистерезис очень мал. На строчке 4, фиг. 2 показан график выходного напряжения устройства сравнения для этого случая.

Диод Ml улучшает фронты и форму выходного папряжепия устройства сравнения. Диоды Ду и Дз служат для защиты от пробоя по базовым цепям транзисторов Гс и Г.

гт

Предмет изобретения

Устройство сравнения, содержащее несимметричный балансный усилитель на транзисторах, в цепь э.миттеров которых включен стабилизатор тока на транзисторе, база которого соединена с делителем напрял ения на резисторах, и выходной усилитель с положительной обратной связью на транзисторах различного типа проводимости, отличающееся тем,

что, с целью уменьшения гистерезиса характеристики срабатывания, выход выходного усилителя через резистор соединен с базой транзистора стабилизатора тока, а один из резисторов делителя напряжения зашунтирован

конденсатором.