Многопороговое сравнивающее устройство Советский патент 1977 года по МПК H03K5/20 G05B1/01 

1

Иэобрете 1ие относится к импульсной технике, может быть использовано в быстродействующих кодирующих преобразователях, работающих по принципу считывания или параллельно-последовательного действия, в схемах автоконтроля и в различных радиоизмерительных приборах в качестве амплитудных анализаторов.

Известно многопороговое сравнивающее устройство, содержащее набор идентичных сравнивающих ячеек на основе а-ранзисторных дифференциальных каскадов с генераторами тока в эмиттерных цепях транзисторов, базы которых соединер1ы соответственно с источниками преобразуемого сигнала и опорных напряжений, коллекторы - с туннельными диодами и базами транзисторов выходных транзисторных ключей, диоды, резисторы, конденсаторы И.

Однако это устройство не позволяет непосредственно преобразовывать входной сигнал в позиционный единичный код, а также потребляет большой ток ,

Цель изобретения - преобразование входного сигнала в позиционный единичный код и уменычение потребляемого тока.

Для этого в многопороговом сравнивающем устройстве,содержащем набор идентиччых сравниваюцдах ячеек на основе транзисторных дифференциальных каскадов с генераторами тока в ямиттерных цепях транзисторов, базы которых соединены соответственно с источниками преобразуемого сигнала и опорных напряжений , коллекторы - с туннельными диодами и базами транзисторов выходных транзисторных ключей,диоды,резисторы, конденсаторы,коллекторы транзисторов выходных ключей через последовательно соединенные диод и резистор каждой сранивающей ячейки соединены с токозадаютими резисторами генераторов тока,а через конденсаторы - с коллекторами сравнивающих транзисторов соседних млада1их сравнивающих ячеек и катодами туннельных диодов,аноды которых соединены с шиной источника питания,причем коллектор сравнивающего транзистора п-ноя ячейки соединен через резистор с шиной источника питания.Источник опорных напряжений выполнен на последовательном резисторном делителе.

На чертеже приведена схема устройства .

Многопороговое сравнивающее устройство содержит идентичные сравниваюliUHe ячейки Ij -1 на основе дифференциальных каскадов на сравнивающих транзисторах 2|.- 2„ и 3j -3„ с генераторами тока на транзисторах 4 их эмиттерных цепях соответственно ;Базы транзисторов 2i-2 подключены к зажиму 5 источника преобразуемого сигнала, а их коллекторы подключены соответственно к шинам 6j -6 сброса, базам транзисторов 7j -7 выходных ключей, через туннельные диоды 8j -8 к положительной шине 9 источника питания, соединенной с коллектором транзистора З Коллекторы транзисторов 7 -7 соединены соответственно с выходами 10 10п устройства, причем выходы lOj-lOf, соответственно через конденсаторы llt-llf -i связаны с шинами 6j -6)1-1 , соединенными с коллекторами соответственно транзисторов Зг -3, базы транзисторов подключены к выходам делителя на резисторах I2j-12n, соединенного с зажимом 13 опорного напряжения. Коллекторы транзисторов 1у соответственно через последовательные цепочки на диодах 14) -14)1- и резисторах 15 -15, соеди11ены с токозадающими резисторами 1 6| 16.j генераторов тока па транзисторах 4i . .

Устройство работает следующим образом.

Каждая из ячеек 1,-, имеет напряжения растЕОра, в пределах которого перераспределяются токи транзисторов 2} -2ц и 3( -3 . Если разность напряжеНИИ Ц на i-том выходе резисторного делителя и напряжения U па зажиме 5 превьииает напряжение раствора ячейки i , весь ток дифференциального каскада этой ячейки протекает через транзи тор 3i , в противном случае - через транзистор 2i .

Пусть вначале , где U - напряжение на резисторе 2j , и все дифференциальные каскады ячеек 1 рабо тают в режиме переключателей Toica. Коллекторные тонн орав нивггющих транзисторов равны нулю. Величину токов транзисторов 3( -3, определяемую параметрами генераторов тока на транзисторах 4( 1ц , выбирают равной 2/3 пикового тока туннельных диодов 8 либо немного больше 2/3, поэтому все туннельные диоды 8( -8 находятся в низковольтном состоянии, а транзисторы 7 -7, закрыты. Если напряжение J); входит в область раствора характеристик дифференцигашного каскада ячейки 1 , коллекторные токи транзисторов 2j и 3{ начинают перераспределяться, а ток через туннельный диод 8j начинает возрастать, В момент равенства U и U.j этот ток достигает пикового тока тyнi eльнoгo диода 8j , последний срабатывает и открывает выходной транзистор 7j .Дальнейшее увеличение Uy приводит к срабатьшанию выходного ключа на транзисторе 7 . В пределах некоторой области изменения Ux ток диода 8j одновременно с током диода 8 продолжает превышать их пиковые токи, и транзистор 7} оставался бы открытым, есл бы не было связей между ячейками на конденсаторе llj , диоде 14 и резисторе 154.

Конденсатор И, начинает разряжаться через эмиттерно-коллекторный переход транзистора 72 и туннельный диод 8 . Ток разряда вычитается из тока диода 8j . Одновременно через диод 14, резисторы 15 и 16} протекает ток, который смещает базо-эмиттерпый переход транзистора 4j в .обратном .направлении . Генератор тока ячейки 1( отключается, а туннельный диод 8j перебрасывается в низковольтное состояние и закрывает ключ на транзисторе 7j . В то же время с нарастанием Ux ключ ячейки 1.2 остается включе ным вплоть до равенства Ux и Us Аналогично работают и остальные ячейки.

Гистерезис ячеек, обусловленный разницей экстремальных значений тока диодов , устраняется импульсами сброса, периодически одновременно подаваемыми на шины 6 -6j . Время между импульсами сброса выбирают столь малым, что входное напряжение U)( не успевает значительно измениться. Поэтому после импульса сброса условие включения диодов 8, выполняется только для одной из ячеек 1,, которая и срабатывает. Имеется небольшая вероятность того, что напряжение Ux попадает в область, в которой условие включения выполняется одновременно для двух соседних ячеек. Однако и в .зтих случаях срабатывае1; только одна ячейка с большим пороговым напряжением. Таким образом, состояние многопорогоБОго сравнивающего устройства любом входном сигнале всегда однозначно.

Формуле изобретения

1. Многопороговое сравнивающее устройство, содержащее набор идентичных сравнивающих ячеек на основе транзисторных дифференциальных каскадов с генераторами тока в эмиттерных цепях сравнивающих транзисторов, базы которых соединены соответственно с источниками преобразуемого сигнала и опорных напряжений, соллекторы - с туннельными диодами и базами транзисторов выходных транзисторных ключей, диоды, резисторы, конденсаторы, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью преобразования входного сигнала в позиционный единичный код, уменьшения потребляемого тока, коллекторы транзисторов выходных ключей через последовательно соединенные диод и резистор каждой сравнивающей ячейки соединены с токозадающими резисторами генераторов тока, а через конденсаторы с коллекторами сравнивающих транзисторов соседних младших сравнивающих ячеек и катодами туннельных диодов, аноды которых соединены с шиной источника питания, причем коллектор сравниваЮ1цего транзистора п-ной ячейки соединен через резистор с шиной источника питания.

2. Устройство поп.1,отлнчаю щ е е с я тем, что источник опорных напряжений выполнен на последовательном резисторном делителе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 188142, Н 03 К 5/20, 20.10.66

#л 1 /Sf,