CS226753B1 - Zapojení napětově řízeného komparátorů s hysterézí - Google Patents

Description

Vynález se týká komparátorů β hysterézí, u něhož je možno velikost hysterezní smyčky řídit změnou řídicího napětí.

Dosud známé komparátory s hysterézí ee řídí změnou velikosti odporu ve zpětně kladené vazbě'' komparátorů. Takto řízený komparátor má omezené použití, protože řízení lze provádět pouze ručně.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojení napětově řízeného komparátorů s hysterézií podle vynálezu, jehož podstatou je operační zesilovač se zpětnovazebními impedancemi zapojenými z výstupů na neinvertující a invertující vstup operačního zesilovače, přičemž do série alespoň s jednou zpětnovazební impedancí je zapojen nelineární prvek, na jehož vstup je připojena jednak řídicí impedance a jednak zpětnovazební impedance, přičemž řídicí impedance je svým druhým koncem spojena se svorkou řídicího napětí komparátorů a zpětnovazební impedance je spojena s výstupem komparátorů. Ra vstup operačního zesilovače je připojena vstupní impedance, jejíž druhý konec je spojen se svorkou vstupního napětí komparátoru, přičemž výstup operačního zesilovače je současně výstupem řízeného komparátorů. Jako nelineárního prvku je použito např. diody, tyristoru, tranzistoru, nebo jiné nelineárity.

Použitím nelineární řiditelné zpětné vazby z výstupu operačního zesilovače na jeho vstup se docíli toho, že velikost kladné zpětné vazby operačního zesilovače se nění lineárně v

226 753

226 753 závislosti na řídicím napětí. Protože zapojení operačního zesilovače s kladnou zpětnou vazbou se chová jako komparátor s hysterézií, získá se komparátor, jehož velikost hystereze je možno řídit řídicím napětím.

Na připojených výkresech jsou uvedeny čtyři příklady zapojení napětově řízeného komparáto— ru s hysterézí, kde na obr. 1 je nakreslen řízený komparátor s nelineární kladnou zpětnou vazbou a na obr. 2 je jiné zapojení řízeného komparátoru s kladnou i zápornou zpětnou vazbou, přičemž řízení hystereze komparátoru je provedeno v záporné zpětné vazbě. Ha obr. 3 je symetrické zapojení řízeného komparátoru se dvěma nelineárními kladnými zpětnými vazba-·¹ mi a na obr. 4 je uvedeno zapojení téhož komparátoru jako na obr. 3, ale s tzv. ideálními diodami. K obrázkům je připojena statická charakteristika komparátoru.

Vstupní napětí řízeného komparátoru se přivádí na svorku i a výstupní napětí se odebírá ze svorky 2 podle obr. 1. Řídicí napětí, jímž ae řídí velikost hysterezní smyčky komparátoru, je připojeno na svorku 8. Kladnou zpětnou nelineární vazbu tvoří zpětnovazební odpor 4 a dioda 6, jež jsou zapojeny z výstupu £ na vstup operačního zesilovače 3 tím způsobem, že dioda 6 je jedním polem připojena na vstup zesilovače 2» přičemž zpětnovazební odpor 4 a dioda 6 jsou spojeny do série. V důsledku nelineární kladné zpětné vazby je možno velikost této kladné zpětné vazby řídit řídicím papětím ze svorky 8 pomocí řídicího odporu 5. Odpor 5. je zapojen na svorku 8 a vzájemný spoj odporu £ a diody 6. Statická charakteristika tohoto napětově řízeného komparátoru je nakreslena na témže obrázku. Vstupní napětí Ul přiváděné na operační zesilovač 2 přes vstupní odpor 7 ze Svorky £ je vynášeno na os X, na ose Y je výstupní napětí komparátoru U2 a řídicí napětí 08 je jako parametr. Když řídicí napětí U8 je nulové, komparátor má charakteristiku viz plně vytvářená čára.

Pro kladné řídicí napětí U8> O se hysterezní smyčka zvětšuje, pro záporné napětí U8 < O se hysterezní smyčka zmenšuje, jak je čárkovaně naznačeno, až při určité hodnotě U8 < O se komparátor chová jako komparátor bez hystereze. ííísto diody 6 je možno použít tyristoru, tranzistoru apod.

Na obr. 2 je nakreslen jiný komoarátor s kladnou a zápornou zpětnou vazbou, přičemž řízení komparátoru řídícím napětím se provádí v záporné zpětné vazbě..Značení jednotlivých částí komparátoru je stejné jako v předcházejícím případě podle obr. 1. Zpětnovazební odpor 4 je zapojen na výstup £ operačního zesilovaš 2 do série s diodou 6 a druhý pól diody je připojen na invertující vstup operačního zesilovače 2« Hlavní řídicí odpor 2 je spojený s řídícím napětím přivedeným na svorku 8 a druhý konec řídícího odporu 2 j® zapojen na vzájemný spoj diody 2 ^a zpětnovazebního odporu 4. Vstupní napětí komparátoru je připojeno na svorku £ spolu se vstupním odporem 7, jehož druhý konec je připojen na vstup operačního zesilovače 2· Kladná vazba komparátoru je provedena zpětnovazebním odporem 2 zapojeným z výstupu 2 na neinvertující vstup operačního zesilovače 2· Statická charakteristika řízeného komparátoru je na obr. 2. Když řídicí napětí U8 je nulové, komparátor má základní hysterezi danou velikostí kladné zpětné vazby. Kladná i záporná zpětná vazba jsou zde stejné.„čárkovaně je na diagramu vyznačen vliv řídícího napětí U8<0, kterým se základní hysterezní smyčka zvětšuje. Při kladném U8>0 je komparátor náchylný ke kmitání a může pracovat jako oscilátor. Zapojení je vhodné doplnit kompenzací úbytku napětí na diodě 6

226 753 napr. antiparalelním spojením diod v kladné zpětné vazbě.

Symetricky řízený komparátor je na obr. 3. Má zápornou zpětnou vazbu z výstupu 2 na vstup operačního zesilovače 2 provedenou zpětnovazebním odporem 14 a dvě kladné nelineární zpětné vazby.

Řídicím napětím připojeným na první svorku 8 ae řídí komparátor ve spojení se vstupním odporem zpětnovazebním odporem 4 a řídicím odporem 2 podle obr. 1. Druhá kladná zpětná vazba je provedena zapojením zpětnovazebního odporu 10 z výstupu 2 komparátorů na vstup - řídicí elektrodu - nelineárního prvku např. tranzistoru, tyristoru 12 analogového multiplexoru, přičemž jeden pol nelineárního prvku je spojen se vstupem operačního zesilovače a druhý pol nelineárního prvku je spojen s řídicím odporem 11, jehož druhý konec je připojen na druhou svorku 13 řídicího napětí.

?ro případ, že záporná zpětná vazba je stejně velká jako kladná zpětná vazba jsou na oor.

nakresleny statické charakteristiky tohoto řízeného komparátorů. Pro U8 = Ul3 = 0 komparátor nemá hvsterezi. Napětím U8 0 a U13 0 se řídí velikost hysterezní smyčky komparátoru, jak je čárkovaně naznačeno.

Symetrický komparátor řízený napětím 08, Ul3 přiváděným na svorky 8, 13 s tzv. ideálními diodami podle obr. 4 se chová stejně jako komparátor na obr. 3. Ideální diody představované známým zapojením s operačními zesilovači 17. 24, odpory 12, 12» i§. ^a diodami 21, 22, 23 umožňují dosáhnout lineárních závislostí mezi řídícími napětími U8, U13 a šířkou hysterézní smyčky, nebot samotná dioda má v propustném směru úbytek napětí, který působí rušivě na tuto linearitu. Na obr. 4 jsou uvedeny dvě možnosti zapojení ideální diody. Odpory 4, 10. 16. 20 jsou zpětnovazební impedance a odpory 5, 11 představují řídicí impedance. Ideálních diod a polovodičových prvků je možno použít i ve všech ostatních uvedených případech a tím dosáhnout lineární závislosti mezi řídicím napětím a šířkou hysterezní smyčky. Místo odpo·· rů uvedených na obrázcích se použitím impedancí dosáhne požadovaných dynamických vlastností řízeného komparátorů. V závislosti na řídicím napětí komparátor může pracovat jako osci· látor, komparátor může měnit strukturu přenosu, může přecházet z komparačního režimu na režim zesilovací, tzn. může pracovat jako např. adaptivní regulátor při vhodně volených kladných i záporných zpětných vazbách. Komparátor může mít reléovou statickou charakteristiku s řízeným napětím přítahu a odpadu. Ve všech případech může být komparátor řízen proudem místo napětím a jako polovodičových prvků může být použito analogových multiplaxorů. Úbytek napětí na diodě 6 podle obr. 2, 3 je vhodné kompenzovat v klodné zpětné vazbě podle obr. 2 nebo v záporné zpětné vazbě podle obr. 3 např. antiparalelním zapojením diod.

Claims (4)

1. Zapojení napětově řízeného komparátorů s hysterézí, s operačním zesilovačem, se zpětnou vazbou, se zpětnovazebními impedancemi zapojenými z výstupu na vstup operačního zesilovače vyzhačené tím, že svorka vstupního napětí (l) řízeného komparátorů je připojena na vstupní impedanci (7), jejíž druh'· konec je spojen se invertujícím nebo neinvertujícím vstupem operačního zesilovače (3), přičemž výstup (2) operačního zesilovače (3) je současně výstupem řízeného komparátorů, kde do série s alespoň jednou zpětnovazební impendací (4„ 10, l6, 20) je zapojen nelineární prvek (6, 12), na jehož vstup je při226 753 pojena jednak řídioí impendance (5, 11) a jednak zpětnovazební impendance (4, 10), přičemž řídicí impendance (5, 11) je svým druhým koncem spojena se svorkou (8, 13) řídicího napětí komparátorů a zpětnovazební impendance (4,10) je svým druhým koncem spojena s výstupem (2) komparátorů.

2. Zapojení řízeného komparátorů podle bodu 1 vyznačené tím, že nelineární prvek je tvořen diodou (6) zapojenou jedním pólem na vstup operačního zesilovače (3) a druhým pólem na vzájemný spoj zpětnovazební impendance (4) a řídící impendance (5).

3. Napojení řízeného komparátorů podle bodu 1 vyznačené tím, že nelineární prvek je zapojen svým výstupem do série se zpětnovazební impendancí (l6, 20), přičemž druhý konec zpětnovazební impendance (l6, 20) je spojen se vstupem operačního zesilovače (3), kde na vstup nelineárního prvku je zapojena jednak řídící impendance (5,11) a jednak zpětnovazební impendance (4, 10), přičemž nelineární prvek tvoří zapojení dalšího operačního zesilovače (l7, 24), z jehož výstupu na jeho invertující vstup je zapojena dioda (21, 22, 23) v sérii s odporem (l5, 1θ, 19), kde výstupem nelineárního prvku je vzájemný spoj odporu (15, 18) a diody (21, 23) a vstupem nelineárního prvku je vstup tohoto dalšího operačního zesilovače (17, 24).

4. Zapojení řízeného komparátorů podle bodu 1, vyznačené tím, ze nelineární prvek je tvořen tranzistorem nebo tyristorem (l2) zapojeným jedním svým polem na vstup operačního zesilovače (3) a druhým svým polem na řídící impendanoi (ll), kde zpětnovazební impendance (10) je připojena na řídící elektrodu tranzistoru nebo tyristoru (12), přičemž druhý konec zpětnovazební impendance (10) je spojen s výstupem (2) komparátorů.