CS220176B1

CS220176B1 - Window comparator circuitry

Info

Publication number: CS220176B1
Application number: CS902881A
Authority: CS
Inventors: Pavel Brodsky
Original assignee: Pavel Brodsky
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1981-12-07
Publication date: 1983-03-25

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.The connection of the window comparator circuit eliminates the problem of evaluating and indicating a limited interval from the input voltage range. The connection uses six transistors contained in one integrated circuit as two comparators and a circuit for evaluating and switching an indicator light-emitting diode. The connection can be used in applications where evaluation or indication of a limited input voltage range from above and below is required.

Description

Vynález se týká zapojení obvodu okénkcvého komparátoru pro vyhodnocení a indikaci vymezeného· intervalu z rozsahu vstupního napětí.The present invention relates to a window comparator circuit for evaluating and indicating a defined interval from an input voltage range.

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.In technical practice, there are a number of problems requiring the evaluation of a condition where the input voltage variable, or other input variable converted to voltage, is within a certain "window" that is found within the entire range of variations of that variable.

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.It is known that circuitry called "window comparator" is used to create a circuit function meeting the above requirement. This circuit selects only a portion of the so-called window from the entire input voltage range, and only provides a signal at its output when the input voltage is located inside the window. Known connections use mainly two operational amplifiers in the function of comparators whose comparative levels are different and are set at the lower and upper limits of the desired window, and the circuit, which from the signal at the outputs of these operational amplifiers produce one desired signal or switch indicator claims at least three active components.

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.The disadvantages of circuits with operational amplifiers are higher complexity of wiring and relatively high costs for its realization. On the other hand, operational amplifiers allow considerable accuracy and stability to be achieved. However, it is known that in many applications this high accuracy remains unused.

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.The above drawbacks eliminate the wiring of a window comparator for evaluating and indicating a defined interval from the input voltage range using a light emitting diode, in an integrated circuit arrangement comprising at least six MOS P channel transistors that can be combined into three pairs by connected emitters in each pair according to the invention, characterized in that the connected emitters of the fifth and sixth transistors are connected to the positive terminal of the power supply via a first decoupling resistor. The collector of the sixth transistor is connected to the negative terminal of the power supply via the first working resistor and the collector of the fifth transistor is connected directly to this terminal. The connected emitters of the third and fourth transistors are connected via a second isolation resistor to the positive terminal of the power supply. The collector of the third transistor is connected to the negative terminal of the power supply via a second working resistor and the collector of the fourth transistor is connected to this terminal, directly. The gates of the fourth and fifth transistors are connected to each other and connected to a variable resistance slider connected between the positive and negative terminals of the power supply. The gate of the sixth transistor is coupled to the input terminal and the gate of the third transistor is coupled to a variable resistance slider that is connected between the input terminal and the negative terminal of the power supply. The connected emitters of the first and second transistors are connected to the positive terminal of the power supply. The collector of the first · ‘transistor is connected in series to the negative terminal of the power supply via a limiting resistor and a light-emitting diode. The gate of the first transistor is coupled to the collector of the second transistor and connected to the collector of the sixth · transistor. The gate of the second transistor is coupled to the collector of the third transistor.

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.Advantages of the solution used are that the circuitry of the window. The comparator replaces all active components of the hitherto used circuits with a single-active component and that- with an integrated circuit, the cost of which is about half the price of only one operational amplifier. This means a substantial simplification of the circuit, using fewer parts, resulting in increased reliability and space-saving space on the circuit board, as well as lower implementation costs. Yet, the advantage of the low temperature dependence achieved in operational amplifier circuits remains fully maintained by the use of differential comparisons. with monolithic transistors.

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.A certain disadvantage of the wiring of the solution according to the invention is the tolerance tolerance given by the smaller gain of the used differential stages compared to the gain achieved by the operational amplifiers, but with this wiring it is much more complicated and expensive.

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.Window comparator circuit connection. according to the invention, it will be described in greater detail below in an exemplary and specific embodiment with reference to the drawing, in which Fig. 1 shows the general wiring of a window comparator circuit;

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 T3.1 and 2, the individual transistors T1 to T6 of the integrated circuit 10 are coupled into three pairs by connecting the respective emitters S5 with S6, S3 with S4, S1 with S2. Two pairs of transistors T5, T6 and T3, T4 are equally connected as differential amplifiers and serve as comparators of the lower and upper limits of the voltage window. The coupled emitters S5, S6 of the fifth and sixth transistors T5 'and T6 are connected to the + + _B terminal of the power supply via the first decoupling resistor K2. The collector D6 of the sixth transistor T6 is connected via a first working resistor R4 to the negative terminal -U _{H of the} power supply and the collector D5 of the fifth transistor T5 is connected directly to this terminal. The connected emitters S3, S4 of the third and fourth transistors T3 and T4 are connected to the positive terminal + U _{B of the} power supply via the second decoupling resistor R3. The collector D3 of the third transistor T3 is connected to the negative terminal -U _{B of the} power supply via the second operating resistor R5. The collector D4 of the fourth transistor T4 is connected directly to this terminal. The G4 and G5 gates of the fourth and fifth transistors T4 and T5 are connected to each other and connected to a variable resistance slider R7 connected between a positive and a negative 2222 0 17 6 power supply terminal to set the lower limit of the voltage window. The GIS gate of the sixth transistor T6 is coupled to the input terminal Uvst, the gate G3 of the third transistor T3 is connected to a variable resistance slider R1 for adjusting the upper voltage window that is connected between the input terminal Uvst and the negative terminal -U _{B of the} power supply. The first transistor T1 for switching the indicator element, i.e. the LED, has an emitter S1 connected to an emitter S2 of the second transistor T2 and both emitters are connected to the positive terminal + U _{B of the} power supply. The collector D1 of the first transistor T1 is connected in series to the negative terminal -U _{B of the} power supply via the limiting resistor R6 and the LED. The gate G1 of the first transistor T1 is connected to the collector D2 and the second transistor T2 and connected to the collector D6 of the sixth transistor T6. The gate G2 of the second transit T2 is connected to the collector D3 of the third transistor 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.FIG. 2 illustrates the wiring of the TESLA ΜΗ 200TA integrated circuit used to illustrate the exemplary embodiment of FIG. 1, comprising six P channel MOS transistors arranged in three pairs such that the emitters S of each transistor pair are connected and discharged. The individual transistors are identical in their properties so that individual pairs of transistors can be interchanged without affecting the function of the window comparator circuit. The electrodes of the individual transistors T1 to T6 are connected to the corresponding terminals numbered according to the catalog.

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.In operation, the basic circuit of FIG. 1 operates so that if the voltage at the input terminal Uvst is less than the voltage set by the variable resistor R7, transistors T6 and T3 are open, transistors T1 and T2 are closed, and the LED is off. As the input voltage increases at the Uvst terminal, transistor T6 closes, transistor T1 opens, and the LED lights up when the low voltage window set by variable resistor R7 is exceeded. When the voltage at the terminal Uvst is further increased, the transistor T3 closes after the upper limit of the voltage window set by the variable resistor R1 is opened, the transistor T2 opens and the transistor T1 closes and the LED goes out.

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.The window comparator circuit according to the invention can be used in such applications where an evaluation of, or an indication of, an upper and lower bounded input voltage range is required, especially when indicating the level of the tape recorder used as the external memory of the microcomputer.

Claims

Connection of a window comparator circuit for evaluating and indicating a defined interval from an input voltage range, using a light emitting diode, in an integrated circuit arrangement comprising at least six MOS transistors with a P channel, which may be grouped into three pairs by emitters in pairs, that the connected emitters (S5, 96) of the fifth and sixth transistors (T5 and T6) are connected via the first decoupling resistor (R2) to the positive terminal (+ U _B ) of the power supply, while the collector (D6) of the sixth transistor (T6) the working resistor (R4) is connected to the negative terminal (—U _B ) of the power supply and the collector (D5) of the fifth transistor (T5) is directly connected to this terminal (—U _B ), the connected emitters (S3, S4) of the third and fourth · The transistor (T3, T4) is connected to the positive terminal (+ U _B ) of the power supply via the second isolation resistor (R3 ·), the collector (D3) of the third transistor (T3) is through the second working resistor, (R5 J connected to the negative terminal (- U _B J of the power supply and the collector (D4J of the fourth transistor (T4) is directly connected to τ of this invention) and the gates (G4, G5) of the fourth and fifth transistor (T4, T5) are connected to each other and connected to a variable resistor (R7) connected between the positive (+ U _B ) and negative (- U _B ) power supply terminals, while the gate (GS) of the sixth transistor (T6) is connected with the input terminal (Uvst), the gate (G3) of the third transistor (T3) is coupled to a variable resistor (R1), which is connected between the input terminal (Uvst) and the negative terminal (^ -U _B ) of the power supply, connected emitters (S: 1, 92) of the first and second transistors (T1, T2) are connected to the positive terminal (+ U _B ) of the power supply, the collector (D1) of the first transistor (T1) is via a limiting resistor (R6) and a light emitting diode (LED) in series connected to the negative terminal (—U _B ) of the power supply and the gate ( G1) of the first transistor (T1) is connected to the collector (D2) of the second · transistor (T2) and connected to the collector (D6) of the sixth · transistor (T6), the gate (G2) of the second · transistor (T2) connected to the collector ( 03) a third transistor (T3).