Компаратор Советский патент 1976 года по МПК G05B1/02 

(54) КОМПАРАТОР

1

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для использования в радиотехнических установках различного назначения, в частности, в точных быстро действующих аналого-цифровых преобразователях.

Тенденция увеличения быстродействия аналогэ-цифровых преобразователей приводит к необходимости совмещения в компараторе, функций элементов, обычно стоя- ших после него. Поскольку чаше всего на выходе компаратора ставится запоминаю,щий элемент - триггер, то все большее распространение начинают получать компараторы триггерного типа, в которых сежмешены функции сравнения двух аналоговых сигналов и запоминания результата сравне.ния Xl.

Известны быстродействующие компаратв ры триггерного типа, используемые в ра диотехнических установках и приборах длл сравнения различных напряжений и запоминания результата сравнения. Наиболее близким к данному изобретению является компаратор, содержащий дифференциальный усилитель, состоящий из последовательно соеди ненных входного дифференциального токового переключателя, каскадной схемы и выходных.; эмиттернь Х повторителей, и управ- ляемый дифференциальный токовый переключатель, входы которого соединены с выходами дифференциального усилителя, а выходы перекрестно подключены ко входам каскадной схемы дифференциального усилителя l2j

Быстродействие такого устройства высоко, однако, точность работы в большинстве случае недостаточна.

При интегральном исполнении схемы компаратора и жестких требованиях ктехнологическому процессу ее изготовления можно достичь величины результирующего дрейфа нуля в пределах 1-2 мВ.При дискретном исполнении схемы даже при тщательном подборе всех компонентов результирующей дрейф нуля возрастает поч ти на порядок .

Целью изобретения является повышение точности работы компаратора.

Для достижения этой цели.в компаратор введены операционный усилитель, входы которого подключены к выходам дифференциального усилителя, накопительный конден сатор, источник тока, регулируемый делите тока, включенный между источником тока и входами каскадной схемы, и логический блок, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход через вв денные цепи заряда и разряда подключен к накопительному конденсатору, связанному с управляющим входом регулируемого делителя тока. На чертеже приведена принципиальная схема компаратора. Компаратор содержит дифференциальный усилитель 1, управляемый токовый переклю чатель 2, источник тока 3, регулируемый делитель тока 4, накопительный конденсатор 5, цепи заряда 6 и разряда 7 конденсатора 5, логический блок 8, операционный усилитель 9, ключ 10, входные 11 и выходные 12 клеммы, клемму 13 подачи сиг нала включения коррекции и клемму 14 задания эталонного уровня. Дифференциальный усилитель 1 образован дифференциальным токовым переключателем на транзисторах 15, 16, каскадной схемой на транзисторах 17 и эмиттерны- ми повторителями на транзисторах 18. Управляемый токовый переключатель 2 содержит дополнительный токовый переклю чатель на транзисторах 19, 20, схему вы котючения тока на диоде 21 и клемму 22 входа сигнала опрос. Регулируемый делитель тока 4 может быть образован, нанример, полевыми транзисторами 23, истоки которых соединены и подключены к выходу источника тока 3, а стоки соединены с входами каскодной ,;ы (Зl литтapa ли транзисторов 17). Затвор одного полевого транзистора 23 г, эд пючен к клемме 14, на которую пода- STCii опорное напряжение Е , а затвор др.уго; э - к одной из обкладок конденсато ра 5 ;; к Е-ыхоцам цепей его заряда (б) я разряда (7 ), Входы усллителя 9 соединены с выхода мк усилителя 1, а выход.- с входом логи ческого блока 8, выходы которого связаны с цепями заряда 6 и разряда 7 конденсатора 5. Компаратор работает в двух режимах Работа и Коррекция нуля, В р S ж и м е Работ а ключ 10 разомкнут и на клемму 13 подан сигнал логического нуля. При отсутствии сигнала опрос (высокий уровень на клемме 22) ток чзраз транзистор 20 отсутствует, и усилитель 1 осуществляет усиление парафазной составляющей входного сигнала, поступающего на клеммы 11. При подаче на клемму 22 сигнала опрос (низкий уровень) ток источника тока на транзисторе 19 задается в эмиттеры транзисторов 20 переключателя 2, входной сигнал, на который поступает с выхода усилителя 1. Переключатель 2 включен в цепь положительной обратной связи усилителя 1, и поэтому при незначительной разности напряжения на выходе усилителя 1 компаратор устанавливается в одно из двух устойчивых состояний и не реагирует на изменения входного сигнала. Врежиме Коррекция нуля ключ 10 замыкает входные клеммы 11, на клемму 22 подается высокий уровень, а на клемму 13 - уровень логической единицы. При этом переключатель 2 выключен, а на конденсатор 5 в зависимости от знака разности выходных сигналов усилителя 1 задается ток заряда, либо ток разряда. Изменение напряжения на конденсаторе 5 приводит к перераспределению тока источника тока 3 между истоками полевых транзисторов 23 таким образом, что разность напряжений на выходе усилителя 1 стремится к величине л U , равной приведенному ко входу смещению нуля усилителя 9. В результате величина приведенного ко входу смещения нуля усилителя 1 равна ди/К , где К - коэффициент усиления усилителя 1. Если считать, что дифференциальный и операционный усилители обладают примерно одинаковыми приведенными ко входу смещением нуля,то введение предложенной цепи коррекции позволяет повысить точность компаратора в К раз. Формула изобретения Компаратор, содержащий дифференциальный усилитель, состоящий из последовательно соединенных входного дифференциального токового переключателя, каскадной схемы и и выходных эмиттерных. повторителей, и управляемый дифференциальный токовый переключатель, входы которого соединены с выходами дифференциального усилителя, а выходы перекрестно подключены ко входам каскадной схемы дифференциального усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы компаратора, в него введены операционньш усилитель, входы которого подключены к выходам дифференциального усилителя, накопительный конденсатор, источник тока.

регулируемый делитель тока, включенный между источником тока и аходами каскадной схемы, и логический блок, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход через введенные цепи заряда и разряда подключен к накопительному конденсатору, связанному с управляющим входом регулируемого делителя тока.

..„Л

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

стр. 54-62.