CS220176B1 - Zapojení obvodu okénkového komparátoru - Google Patents

Abstract

Zapojení obvodu okénkového· komparátoru. ruší problém vyhodnocení a indikace vymezeného intervalu z rozsahu vstupního napětí. Zapojení využívá šesti tranzistorů obsažených v jednom integrovaném obvodu ve funkci dvou komparátorů a obvodu pro· vyhodnocení a spínání indikační svítivé diedy. Zapojení je možno použít v takových aplikacích, kde se požaduje vyhodnocení, případně indikace shora i zdola omezeného rozsahu vstupního· napětí.

Description

Vynález se týká zapojení obvodu okénkcvého komparátoru pro vyhodnocení a indikaci vymezeného· intervalu z rozsahu vstupního napětí.

V technické praxi se vyskytuje řada problémů, vyžadujících vyhodnocení takového stavu, kdy vstupní napěťová veličina, nebo jiná vstupní veličina převedená na napětí, se nalézá v určitém intervalu, „okénku“, který se nalézá uvnitř celého rozsahu změn této veličiny.

Je známo·, že k vytvoření obvodové funkce splňující výše zmíněný požadavek, se používají zapojení obvodů zvaných „okénkový komparátor“. Tento obvod vybírá z celého· rozsahu vstupního napětí jen jistou jeho část, tak zvané okénko a dává na svém výstupu signál jen tehdy, když se vstupní napětí nalézá uvnitř tohoto okénka. Známá zapojení využívají převážně dvou operačních zesilovačů ve funkcích komparátorů, jejichž komparační úrovně jsou různé a jsou nastavené na dolní a horní hranici požadovaného okénka, a obvodu, který ze signálu na výstupech těchto· operačních zesilovačů vytváří jeden požadovaný signál, případně spíná indikační prvek, což nárokuje nejméně tři aktivní součástky.

Nedostatkem obvodů s operačními zesilovači je vyšší složitost zapojení a poměrně vysoké náklady na jeho realizaci. Na druhé straně však operační zesilovače umožňují dosažení značné přesnosti rozlišení a stability. Je však známo, že v mnoha aplikacích zůstává tato· vysoká přesnost nevyužita.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojení okénkového komparátoru pro vyhodnocení a indikaci vymezeného intervalu z rozsahu vstupního napětí s použitím svítivé diody, v uspořádání integrovaného obvodu •obsahujícího· alespoň šest tranzistorů MOS s kanálem P, které mohou být sdruženy do· tří dvojic spojenými emitory v jednotlivých dvojicích, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že spojené emitory pátého a šestého· tranzistoru jsou přes prvý oddělovací odpor připojeny na kladnou svorku napájecího zdroje. Kolektor šestého tranzistoru je přes prvý pracovní odpor spojen se zápornou svorkou napájecího zdroje a kolektor pátého· tranzistoru je s touto svorkou spojen přímo. Spojené emitory třetího a čtvrtého tranzistoru jsou přes druhý oddělovací odpor připojeny na kladnou svorku napájecího zdroje. Kolektor třetího tranzistoru je přes druhý pracovní odpor spojen se zápornou svorkou napájecího· zdroje a kolektor čtvrtého· tranzistoru je s touto svorkou spojen, přímo. 'Hradla čtvrtého a pátého tranzistoru jsou propojena navzájem a spojena s běžcem proměnného odporu zapojeného mezi kladnou;a zápornou svorku napájecího zdroje. Hradlo šestého tranzistoru je spojeno se vstupní svorkou a hradlo třetího tranzistoru je spojeno s běžcem proměnného odporu, který je zapojen mezi vstupní svorku a zápornou svorku napájecího zdroje. Spojené emitory prvého· a druhého tranzistoru jsou připojeny na kladnou svorku napájecího zdroje. Kolektor prvého· ‘ tranzistoru je přes omezovači odpor a svítivou diodu v sérii spojen se zápornou svorkou napájecího zdroje. Hradlo· prvého tranzistoru je spojeno s kolektorem druhého tranzstoru a připojeno na kolektor šestého· tranzistoru. Hradlo druhého tranzistoru je spojeno,® kolektorem třetího· tranzistoru.

Výhcdy použitého řešení spočívají'ví tom, že zapojení obvodu· okénkového. komparátoru nahrazuje všechny aktivní součástky dosud používaných zapojení jedinou -aktivní součástkou, a to- integrovaným obvodem, jehož cena je zhruba polovinou ceny jen jednoho operačního zesilovače. Tato skutečnost znamená podstatné zjednodušení obvodu, při použití menšího· množství součástek,·’, z čehož vyplývá zvýšená spolehlivost a úspora prostoru na spojové desce, jakož i nižší náklady na realizaci řešení. Přitom výhoda nízké teplotní závislosti dosahovaná v zapojeních s operačním’ zesilovači zůstává v. plné míře zachována použitím diferenčních komparátc. ň s monolyťckými tranzistory.

Určitou nevýhodou zapojení řešení podle •vynálezu je tolerance přesnosti daná menším zesílením použitých diferenčních stupňů proti zesílení dosahovaného operačními zesilovači, s nimiž je však zapojení tohoto druhu mnohem složitější a nákladnější.

Zapojení obvodu okénkového komparátoru. podle vynálezu bude následovně blíže popsáno· v příkladovém a konkrétním provedení s pomocí výkresu, kde obr. 1 znázorňuje obecné zapojení obvodu okénkového komparátoru a obr. 2 znázorňuje praktické zapojení obvodu podle obr. 1.

Podle obr. 1 a 2 jsou jednotlivé tranzistory TI až T6 integrovaného obvodu 10 sdruženy do tří dvojic spojením příslušných emitorů' S5 s S6, S3 s S4, S1 s S2. Dvě dvojice tranzistorů T5, T6 a T3, T4 jsou shodně zapojeny jako diferenční zesilovače a slouží jako komparátory dolní a horní hranice napěťového okénka. Spojené emitory S5, S6 pátého a šestého· tranzistoru T5’ a T6 jsou přes první oddělovací odpor K2 připojeny na kladnou svorku +U_B napájecího zdroje. Kolektor D6 šestého tranzistoru T6 je přes první pracovní odpor R4 spojen se zápornou svorkou —U_H napájecího zdroje a kolektor D5 pátého tranzistoru T5 je s touto svorkou spojen přímo. Spojené emitory S3, S4 třetího a čtvrtého tranzistoru T3 a T4 jsou přes druhý oddělovací odpor R3 připojeny na kladnou svorku +U_B napájecího zdroje. Kolektor D3 třetího tranzistoru T3 je přes druhý pracovní odpor R5 spojen se zápornou svorkou —U_B napájecího zdroje. Kolektor D4 čtvrtého tranzistoru T4 je s touto svorkou spojen přímo·. Hradla G4 a G5 čtvrtého a pátého tranzistoru T4 a T5 jsou propojena navzájem a spojena ,s běžcem proměnného odporu R7, zapojeného· mezi kladnou a zápor2222 0 17 6 nou svorku napájecího zdroje, který slouží pro· nastavení dolní hranice napěťového okénka. Hradlo GIS šestého tranzistoru T6 je spojeno· se vstupní svorkou Uvst, hradlo G3 třetího tranzistoru T3 je spojeno s běžcem proměnného odporu Rl, sloužícího k nastavení horní hranice napěťového okénka, který je zapojen mezi vstupní svorku Uvst a zápornou svorku —U_B napájecího zdroje. Prvý tranzistor TI sloužící ke spínání indikačního elementu, tj. svítivé diody LED, má emitor Sl spojen s emitorem S2 druhého tranzistoru T2 a oba emitory jsou připojeny na kladnou svorku +U_B napájecího zdroje. Kolektor Dl prvého tranzistoru TI je přes omezovači odpor R6 a svítivou diodu LED v sérii spojen se zápornou svorkou —U_B napájecího zdroje. Hradlo G1 prvého tranzistoru TI je spojeno s kolektorem: D2 i druhého tranzistoru T2 a připojeno na kolektor D6 šestého tranzistoru T6, Hradlo G2 druhého tranzitem T2 je spojeno s kolektorem D3 třetího tranzistoru T3.

Na obr. 2 je znázorněno zapojení integrovaného obvodu ΜΗ 200TA TESLA, použitého pro ilustraci příkladového provedení vynálezu podle obr. 1, Tento obvod obsahuje šest tranzistorů MOS s kanálem P uspořádaných do tří dvojic tak, že jsou propojeny a vyvedeny emitory S jednotlivých dvojic tranzistorů. Jednotlivé tranzistory jsou svými vlastnosimi shodné, takže je možno jednotlivé dvojice tranzistorů mezi sebou zaměnit bez vlivu na funkci obvodu okénkového komparátorů. Elektrody jednotlivých tranzistorů TI až T6 jsou vyvedeny na příslušné svorky očíslcvané podle katalogu.

Ve funkci pracuje základní zapojení obvodu podle obr. 1 tak, že pokud napětí na vstupní svorce Uvst je menší, než napětí nastavené proměnným odporem R7, jsou tranzistory T6 a T3 otevřené, tranzistory TI a T2 zavřené a dioda LED nesvítí. Při zvyšování vstupního· napětí na svorce Uvst se po překročení dolní hranice napěťového· okénka nastavené proměnným odporem R7 zavře tranzistor T6, otevře tranzistor TI a rozsvítí se dioda LED. Při dalším zvyšování napětí na svorce Uvst se po překročení horní hranice napěťového okénka, nastavené proměnným odporem Rl zavře tranzistor T3, otevře tranzistor T2 a tím zavře tranzistor TI a dioda LED přestane svítit.

Zapojení obvodu okénkového· komparátoru podle vynálezu je možno použít v takových aplikacích, kde se požaduje vyhodnocení, případně inďkace shora i zdola omezeného rozsahu vstupního· napětí, především v případě indikace úrovně signálu z magnetofonu použitého· jako vnější paměť mikropočítače.

Claims (1)

1. Zapojení obvodu okénkového komparátorů pro vyhodnocení a indikaci vymezeného intervalu z rozsahu vstupního napětí, s použitím svítivé diody, v uspořádání integrovaného obvodu obsahujícího alespoň šest tranzistorů MOS s kanálem P, které mohou být sdruženy do· tří dvojic spojenými emitory v jednotlivých dvojicích, vyznačené tím, že spojené emitory (S5, 96) pátého a šestého tranzistoru (T5 a T6) jsou přes prvý oddělovací odpor (R2) připojeny na kladnou svorku (+U_B) napájecího zdroje, zatímco kolektor (D6) šestého tranzistoru (T6) je přes první pracovní odpor (R4) spojen se zápornou svorkou (—U_B) napájecího zdroje a kolektor (D5) pátého tranzistoru (T5) je s touto svorkou (—U_B) spojen přímo, přičemž spojené emitory (S3, S4) třetího· a čtvrtého· tranzistoru (T3, T4) jsou přes druhý oddělovací odpor (R3·) připojeny na kladnou svorku (+U_B) napájecího zdroje, kolektor (D3) třetího tranzistoru (T3) je přes druhý pracovní odpor ,(R5 J spojen se zápornou svorkou (— U_BJ napájecího zdroje a kolektor (D4J čtvrtého tranzistoru (T4) je s τ vynalezu touto· svorkou spojen přímo, a hradla (G4, G5) čtvrtého· a pátého tranzistoru (T4, T5) jsou propojena navzájem a spojena s běžcem proměnného odporu (R7), zapojeného mezi kladnou ( + U_B) a zápornou (— U_B) svorkou napájecího zdroje, zatímco· hradlo (GS) šestého tranzistoru (T6) je spojeno se vstupní svorkou (Uvst), hradlo (G3) třetího tranzistoru (T3) je spojeno s běžcem proměnného odporu (Rl), který je zapojen mezi vstupní svorku (Uvst) a zápornou svorku (^-U_B) napájecího zdroje, přičemž spojené emitory (S:l, 92) prvního a druhého· tranzistoru (TI, T2) jsou připojeny na kladnou svorku (+U_B) napájecího· zdroje, kolektor (Dl) prvního tranzistoru (TI) je přes omezovači odpor (R6) a svítivou diodu (LED) v sérii spojen se zápornou svorkou (—U_B) napájecího zdroje a hradlo (Gl) prvého tranzistoru (TI) je spojeno s kolektorem (D2) druhého· tranzistoru (T2) a připojeno na kolektor (D6) šestého· tranzistoru (T6), přičemž hradlo (G2) druhého· tranzistoru (T2) je spojeno s kolektorem (03) třetího tranzistoru (T3).