Сранивающее устройство Советский патент 1979 года по МПК H03K5/20 G01B1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для сравнения мгновенных значений двух напряжений. Известно сравнивающее устройство на основе транзисторного дифференцишпзнрго каскада, переключающего ток генератора тока из одной нагрузки в другую в зависимости от знака разности мгновенных значений двух напряжений II). Однако это устройство имеет низку чувствительность. Известно сравнившощее устройство с повышенной гувств тельиостью, со держаадее послещовательно включенные три дифференциальных каскада на тран зисторах одного типа проводимости и-дополнительный транзистор другого типа проводимости, участок базаэмиттер которого подключен к выходам третьего дифференциапьиого каскада., а когшектор через резистор нагрузки к отрицательцому полюсу одного из источников питан1 Я 2. Недостаток этого срав иваю1цего , устройства состоит в сложности, склонности к самовозбуждению и в необкодимости питания каалекторных йепей транзисторов дяфференциальиык каскадов от трех различных по величине напряжений. Известно сравнивающее устройство с повы1иенной чувствительностью, содержащее два дифференциальных каскада на транзисторах одного типа, каскады сдвига уровня, выполненные на транзисторах другого типа и включённые между выходами первого и ггсодами ; второго дифференциальных каскадов и между второго дифференциального каскада и выходам устройства з. Недостатком такого сравнивающего устройства, является пониженное быстродействие, так как каскады сдвига уровня вносят задержку при выходе из режима отсечки, и необходимость применения транзисторов разных типов . Известно также сравнивающее устройство, содержащее два дифференциальных каскада, выполненных на транзистора различного типа проводимости, причем коллекторы транзисторов второго диффервнцисШьного каскада соединены перекрестно с эмте рами транзисторов первого дифференциального каскада, между которыми включена последовательная цепь из §вух резисторов, общая точка которых соединена с выходом транзистора тока {4. Недостатком, такого сравнивающего Устройства является наличие отиосительного большого гистерезиса, обусловленного Запиранием после регенеративного переброса устройства транзисторов одноименных плеч обоих диффференциальных каскадов, а также в использовании транзисторов различных типов для обеспечения требуемых режимов по постоянному току первого и второго дифференциальных ка.скадов, Цель изобретения состоит в повыше нии чувствительности и уменьшении гистерезиса сравнивающего устройства содержащего выполненные на транзисторах одного типа проводимости два дифференциальных каскада - дифференд иальный усилитель и, дифференциальный каскац сравнения, каскады сдвига уровня ПОСТОЯННОГО Напряжения, ВКЛГО ченные между выходами первого и вход ми второго дифференциальных каскадов Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве эмиттерные цепи транзисторов дифференциальног-о усили, теля объединены по постоянному току перекрестно с коллекторными цепями дифференциального каскада сравнения, между эмиттерами транзисторов дифференциального усилителя введен резистор. Дифференциальный каскгщ срав нения подключен к дифференциальному усилителю через каскады сдвига уровня постоянного напряжения, На чертеже представлена принци.пиальная электрическая схема сравнивающего устройства. Сравнивающее устройство выполнено на транзистораходного типа и содержит дифференциальный усилитель 1 на транзисторах 2 и 3, базы.крторьис подключёнь к входам 4 и 5 у1::трЬйства дифференциальный каскад б сравнения на транзисторах 7-9 и каскады 10 и 1 сдвига Уровня постоянного напряжения выполнен,ных по схеме эмиттерных повторителей на транзисторах 12 и 13 с нагрузочными цепями .из последователь но вклю 1енных стабилитронов и резис торов 14-19 соответственно. Коллекторы .трамзийторов 7 и 8 дифференциального каскада 6 сравнения объединены перекрестно с эмиттерами транзисторов 2 и 3 дифференциального усилителя 1, Базы транзисторов 7 и 8 соединены с одними выходами каска,дов 10 и 11 сдвига уровня постоянног напряжения обпшми точками резисторов и стабилитронов: 16,15 и 19,18. Другие выходы каскадов 10 и 11 сдвига уровня постоянного напряжения - обищ точки стабилитронов 14,15 и 17, 18 соединены с выходами 20, 21 сравнивающего устройства,- Выходы дифференциального усилителя 1 соединены с входами каскадов 10 и 11 сдвига уровня постоянного напряжения. Между

661762 зьтнттерамл транзисторов 2 и 3 дифференциального усилителя 1 й.ключен резистор 22. Сравнивэтещее устройство птттается от источников 23 и 24 напряжения. Сравнивающее устройство работает следую цим образом. В исходном состояНИИ, когда величина сигнала на входе 4 меньше значения опорного напряжения на входе 5, но близка к нему, транзистор 8 закрыт, а остальные транзисторы сравнивагощего устройства откры-, ты. Ток генератора на транзисторе 9 проходит полностью через транзистор 7 дифференциального каскада сравнения и распределяется далее по двум цепям; эмиттерной цепи транзистора 3 и последовательного соединения резистора 22 и эмнттерной цепи транзистора 2. Большая Чисть тока проходит через эмиттерную цепь транзистора 3. При этом потенциал коллектора транзистора 3 ниже потенциала коллектора транзистора 2, и на выходах 20 и 21 устройства действуют соответственно высокий и низкий уровни напряжения. Сравнивающее устройство находится в одном из двух возможных устойчивых состояний, При увеличении напряжения сигнала на входе 4 относительно опорного напряжения на входе 5 происходит изменение потенциалов коллекторов транзисторов 2 и 3 в противоположных напрАвлениях. С выходов дифференциального усилителя 1 усиленная разность сигнала и опорного напряжения передается каскадами Ю и 11 сдвига уровня посТ9ЯННОГО напряжения на входы дифференциального каскада 6 сравнения. При определенном превышении сигнала над опорным напряжением открывается транзистор 8 дифференциального каскада б сравнения и происходит регенеративный переб юс сравнивающего устройства во второе устойчивое состояние. Во BtopoM устойчивом состоянии закрыт транзистор 7 дифференциальногб каскада сравйения, остальные транзисторы открыты и на выходах 20 и 21 действуют соответственно низкр1й и высокий уровни напряжения. Ток генератора на транзисторе 9 проходит через транзистор 8 и разветвляется, как и в первом устойчивом состоянии, по двум цепям. Большая часть тока во втором состоянии проходит через транзистор 2 дифференциального усилителя 1. В таком сравнивающем устройстве перекрестное объединение коллекторных цепей дифференциального каскада сравнения с змиттерньдаот цепями дифференциального усилителя обеспечивает повышение чувствительности, а соединение эмиттеров транзисторов дифференциального усилителя через резистор обеспечивает уменьшение гистерезиса, jaK как после регенеративных пе15ебросов сравнивающего устройства из одн го состояния в другое, вызванных из менением сигнала относительно опорн го напряжения, обеспечивается откры тое состояние обоих транзисторов ди ференциального усилителя. Кроме того, данное сравнивающее устройство имеет выходные уровни напряжений, согласованные с входншл уровнями стандартных цифровых схем. Формула изобретения 1,Сравнивающее устройство, соде жащее выполненный на транзисторах одного типа проводимости дифференциальный усилитель и дифференциальный каскад сравнения, подключенный входами к выходам дифференциального усилителя, отличающееся тем, что, с целью повытления чувствительности, эмиттерные цепи транзисторов дифференциального усилителя по пocтoяннo ty току объединены перекрестно с коллекторны цепями дифференциального каскада. 2,Устройство по пЛ, отлич ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения гистерезиса, между эмиттера№1 транзисторов дифференцк,ального усилителя введен резистор. 3. Устройство по rin.l и 2, о т л и ч а х) щ е е с я .тем, что дифференциальный каскад сравнения подключен к дифференциальному усилителю через каскады сдвига уровня постоян-ного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Прессман А.И, Расчет и проектирование схем на полупроводниковых приборах для цифровых вычислительных машин.., Йзд-во иностранной литературы, м;, 1963, с. 308, фигЛ0-3. 2.Козлов В.Д, Сравнивающее устройство на интегральных схемах. Приборы и техника эксперимента, 1971, № 1, с Л44.. 3.Варлинский Н.Н. Применение транзисторных переключателей тока в качестве схем сравнения быстродействующих аналогоцифровых преобразователей. Вопросы радиоэлектроники, серия Радиоизмерительная техника , 1968, С.5, выпЛ, рис.2. 4. Авторское свидетельство № 424306, кл. Н 03 К 3/22, 1974.

11