Компаратор Советский патент 1982 года по МПК G05B1/01 

(54) КОМПАРАТОР

Изобретение относится к автоматике н импульсной технике и может быть использовано в системах автоконтроля, быстродействующих кодирующих преобразователях, в цифровых мостах. Известен синхронный компаратор с запоминанием, в котором первый каскад вьшолнен на дифференциальном усилителе, резистивная нагрузка которого включена через развязывающие транзисторы, согласу{ощие .транзисторы второй дифференциальный усилитель и ключ Недостатком данного компаратора является малое быстродействие. Наиболее близким к предлагаемому является компаратор, содержащий первый я второй дифференциальные усилители, вьшолненны НЕ транзисторах различных типов проводимости, базы транзисторов первого дифференциального усилителя соединены с соответствующи ми входами компаратора, а коллекторы - с базами соответствующих транзисторов второго дифференциального усилителя н с одинм из вьгаодов нагрузок транзисторов первого дифференциального усилителя, другие выводы которых соединены, эмиттеры транзисторов второго дифференциального усилителя соединены с йервым источником тока, а коллекторы - через нагрузки транзисторов второго дифференциального усилителя - с щиной нулевого потенциала, ключ, управляюцщй вход которого .подключен к управляющему входу компаратора, первьга и второй источники напряжения и второй источник тока 2. Недостатком известного компаратора является малое быстродшствие. Цель изобретения - повышение быстродействия компаратора. Указанная цель достигается тем, что в известный компаратор введены в качестве нагрузок транзисторы первого и второго дифференциальных усилителей соответственно, пе{ь вый, второй, третий и четвертый диоды, а также туннельный -диод и транзистор, тип )водимости .которого совпадает с типом проводимости у транзисторов второго дифференциального усилителя, причем эмиттер транзистора соединен с эмиттерами анзисторов второго дифференциального усилителя, коллектор - с шиной нулевого потенциала, а база - с первым источником напряжения, базы транзисторов первого дифференциального усилителя соединены с коллекторами соответствуюилих транзисторов второго дифференциальног усилителя, эмиттеры через ключ - со вторым источником тока, а коллекторы -- с соответствующими выходами компаратора, а одни из выводов первого и второго диодов подклю чены через туннельный диод ко второму источнику напряжения. На чертеже приведена электрическая схема компаратора. Устройство содержит первый дифференциальный усилитель 1, выполненный на транзисторах 2 и 2, второй дифференциальный усилитель 3 - на транзисторах 4 и 4, входы компаратора 5 и 6,выходы компаратора 7 и 8, первый источник 9 тока (одной поляр ности), второй источник. 10 тока (другой полярности), ключ (тока) 11, транзистор 12, первый 13 и второй 14 диоды нагрузки тран зисторов первого дифференциального усилителя, туннельный диод 15, первый источник 16 напряжения, третий 17 и четвертый 18 диоды (нагрузки транзисторов второго дифференциального усилителя), управляющий вход 19 компаратора и второй источник 20 напряжения. Компаратор работает следующим образом. На входы компаратора 5 и 6 подключаютс источники сравниваемых токов. В ждущем ре жиме компаратора ключ 11 разомкнут, и поэтому ток через первый и второй диоды 13 и 14 и туннельный, диод 15 практически отсутствует. Такой режим соответствует малому падению напряжения на туннельном диоде 15. Потенциал базы транзистора 12 выбирается таким, чтобы в этом случае транзистор 12 открыт и весь ток первого источника 9 тока протекает через него. Ясно, что при этом эмиттерные переходы транзисторов 4 И 4 второго дифференциального усилителя 3 находятся под запирающим смещением. С приходом строб-импульса на управляющий вход компаратора 19 ключ 11 замыкается. Ток транзисторов 2 и 2 первого дифференциального усилителя 1,нарастая в соответствии с динамическими характеристиками ключ 11 и фронта строб-импульса, проходит через первый и второй диоды 13 и 14 и туннельный диод 15. Причем распределение тока меж ду транзисторами 2 и 2 соответствует падениям напряжений на третьем и четвертом диодах 17 и 18, и, следовательно, величинам вход ных анализируемых сигналов. Аналогичным образом, перераспределяются падения напряжений на первом и втором диодах. 13 и 14, после усиления входного сигнала первым диф974 ференциальным усилителем 1. В некоторый момент нарастания тока через туннельный диод 15 он переключится в состояние с большим падением напряжения. что приведет к очень быстрому изменению потенциалов выходов компаратора 7 и 8 по отнощению к потенциалу базы транзистора 12. Этот потенциал выбран таким образом, чтобы наряду с ранее приведенным - условием в данном случае он обеспечивал закрытие транзистора 12 и, следовательно, прохождение всего тока первого источника тока 9 через транзисторы 4 и 4. Между этими транзисторами ток перераспределится в соответствии с существующиIми в данный момент соотнощением токов первого и второго диодов 13 и 14. Начинает действовать положительная обратная связь, которая переводит схему компаратора в одно из устойчивых состояний, сохраняющихся до тех пор, пока замкнут ключ 11. Информацией о состоянии схемы компаратора служат падения напряжений на первом и втором диодах 13 и 14. Для нормального функционирования компаратора сумма входных анализируемых токов на его входах 5 и 6 должна быть меньше тока первого источника тока 9 с тем, чтобы схема компаратора сохранила свое состояние независимо от значения входного сигнала. Уменьшение задержки распространения сигнала Б компараторе и апертурного времени Достигается за счет того, что включение положительной обратной связи происходит при больших токах через первый и второй диоды 13 и 14, имеющих в этом случае малые динамические сопротивления. Поэтому цепь обратной связи работает при больших сигналах перевозбуждения, что способствует улучшению динамических характеристик компаратора. Такое выполнение изобретения позволяет повысить его быстродействие по сравнению с известными компараторами. Формула изобретения Компаратор, содержащий первый и второй дифференциальные усилители, выполненные на транзисторах различных типов проводимости, базы транзисторов первого дифференциального усилителя соединены с соответствующими входами компаратора, а коллекторы - с баэами соответствующих транзисторов второго дифференциального усилителя и с одними иэ вьтодов нагрузок транзисторов первого дифференциального усилителя, другие выводы которых соединены, эмиттеры транзисторов второго дифференциального усилителя соединены с первым источником тока, а коллекторы через нагрузки транзисторов второго дифференциального усилителя. - с шиной нул вого потенциала, ключ, управляющий вход которого подключен к управляющему входу компаратора, первый и второй источники напряжения и второй источник тока, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия компаратора, он содер жит в качестве нагрузок транзисторы первого и второго диффереициальных усилителей, соответственно, превый, второй, третий и четвертый диоды, а также туннельньш диод и транзистор, тип проводимости которого совпадает с типом проводимости у транзисторов второго дифференциального усилителя, причем эмнггтер транзистора соединен с эмиттерами транзисторов второго дьфференциального усилителя, коллектор - с шиной нуле9627

вого потенциала, а база - с первым источником напряжения, базы транзисторов первого дифференциального усилителя соединены с коллекторами соответствующих транзисторов 5 второго дифферен иального усилителя, эмиттеры через ключ - со вторым источником тока, а коллекторы - с соответствующими выходами компаратора, а одни из выводов первого и второго диодов подключены через 0 туннельный диод ко второму источнику на

пряжения.

I

. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 5 1. Журнал Электроника, 1972, т. 45, N 21, с. 54-62.

.