CS244513B1 - Electronic threshold switch with time-delayed switching-on - Google Patents

Description

(54) Elektronický prahový přepínač se zpožděným zapojením

ŘeSenX se týká elektronického prahového přepínače na změnu elektrického analogového signálu stochastického rozloženi na nespooitý elektrický signál při současném jeho tyre<d»n na standardní logickou úroveň.

Okol se řeší pomocí toho, že nepět,:í signálu se přivádí k dětiči napPěí, jehož výstup je spojen s uzávěrem prvního tranzistoru obvodu a s anodou diody, přičemž výstup prvního tranzistoru při činnosti prahového přepínače bez zpožděného zapínání je spojen přímo s uzávěrem druhého tranzistoru nebo - při činnossi prstového přepínače se zpožděným zapínáním - mezi výstup prvního tranzistoru a uzávěr druhého tranzistoru se zapojuje dioda v přopouštěiím směru a uzávěr druhého tranzistoru se spojuje se srovnávacím potenciálem obvodu, který se skLádá z paralelně spojeného končenzátoru a odporu, přičemž z ' výstupu druhého tranzistoru se snímá potřebné nesppoité napPěí signálu a současně přes odpor nebo dělič napětí se přivádí na katodu diody» která je zapojena k uzávěru prvního tranzistoru.

Mezi výstup druhého tranzistoru a uzávěr prvního tranzistoru je zapojen kondaezátor.

ВаддроЬп/П1(оонн*нни лоуенnu át)

-2Электронный пороговый пераключатель c задержкой

Область примененнн нзобретенин

Изобретение касаеаса электронного порогового переклюоааеля длп преобразввания алектрического аналогового сигнала со стотасиичеккии распреде^пе^нпем в аискретный апе^ктричес^кнй оигнал при одновременном приведении (его) к стандартизированному логическому уровню.

Характеристика ьзяестных технических решеннй

Известнне на сегодня ялектроте пороговые лерекочатеели выполняются на триггерах Шмитта, токовых триггерах или на операционных усолителнх; с их помощью осуществлнетон возиояяоств перел^ш^’^е^ш^н прп алстлженои оигяелом наперед заданного знялeяяя (пороговой велинпны), принадаодащего к областн значений аналогового еигнала, н формирование таким образои, декретного сигнпла. Если ллиτeлвноетв оск^р^е^з^но^о угнала долкнн оятв большой д еслп ляaдoгoEлй сдгнел кмее? стоохстнчес.квй или, еоответственно, вмпулвсный характер, то порогвволу переклюнатело сообшается аалеркка (вреиенл) дклюпения посредттвом дкпкнония на его входе ДОцепи, которап ччнеерирует дходяоя оигяал. При соответствующеи выборе ποсτοяκнсл времени дс-пенн гapaятигpβeсн, нто пороговый перекнючателв при виеощемсн aядлoоoвoг оиг24451З

-3нале выдает продолжительный (по длительности) дискретный сигнал, который исчезает только тогда» когда среднее значение аналогового сигнала в течении длительного промежутка времени не достигает установленного порогового значения.

Выполненным на дискретных элементах триггерам Шмитта обычно свойственней недостаток, заключающийся в том, что вследствии полезной положительной обратной связи, создаваемой эмиттерным или истоковым сопротивлением, выходной сигнал от клоняется в двух требуемых дискретных состояниях от опорного потенциала. Остаточный потенциал вследствие этого должен компенсироваться посредством дополнительного усложнения схемы.

Токовые триггеры выполняются только биполярными» вследствие этого их входное сопротивление относительно невелико и, следовательно, постоянная времени ЦС-цепи, включенной на входе, сильно ограничена, что также обуславливает дополнительное усложнение схемы.

Кроме названных недостатков токовые триггеры и триггера Шмитта обладают еще одним недостатком, заключающимся в том, что они не дают возможности независимой регулировки (установки) порога включения и порога выключения.

Пороговые переключатели с задержкой, выполненные на операционных усилителях, имеют очевидный недостаток в плане даль нейшей обработки выходного сигнала. Этот недостаток заключается в том, что невозможен переход к логическим схемам без использования дополнительного' каскада сдвига, потенциала.

С другой стороны, реализация требуемого времени задержки процесса включения посредством офсетных токов или, соответственно, дрейфа офсетного тока операционного усилителя затруднена.

Цель изобретения.

Целью изобретения является создание посредством простых схемно-технических мероприятий такого порогового переключателя с задержкой (времени) включения, который может использоваться с задержкой включения и без нее и свободен от указанных выше недостатков.

Изложение сущности изобретения'.

В основу изобретения положена задача - на базе известных компонентов создать пороговый переключатель с задержкой

ния, который может использоваться с задержкой включения и без нее, который обеспечивает относительно высокое значение входного сопротивления при одновременном приведении (согласовании) уровня и сдвига потенциала, который обеспечивает независимую установку порога включения и выключения, а также регулировку задержки включения в широком диапазоне.

Задача согласно изобретению решается посредством того, что подлежащий преобразованию аналоговый сигнал в форме напряжения подводится к делителю напряжения, отвод которого соединен с затвором первого полевого транзистора истоковой схемы и с анодом диода, при этом сток первого полевого транзистора при работе порогового переключателя без задержки включения соединен непосредственно с затвором второго полевого транзистора истоковой схемы или - при работе порогового переключателя с задержкой включения - между стоком первого полевого транзистора и затвором второго полевого транзистора включается диод в направлении пропускания, а затвор второго полевого транзистора соединяет с опорным потенциалом схемы цепь, состоящая из параллельного соединения конденсатора и сопротивления, причем в обоих вариантах схемы со стока второго полевого транзистора снимается требуемый дискретный сигнал и одно временно через сопротивление или делитель напряжения подается на катод диода, который (другим выводом) подключен к затвору первого полевого транзистора, кроме того между стоком второго полевого транзистора и затвором первого полевого транзистора может быть включен конденсатор.

Возможно выполнение конденсаторов и сопротивлений в виде смешанных схем.

Благодаря этому можно реализовать пороговый переключатель с задержкой включения и без нее, с согласованием уровня при одновременном сдвиге потенциала, а также с независимой установкой порогового значения и гистерезиса и высоким значением входного сопротивления.

Пример выполнения

Изобретение подробнее поясняется на трех примерах выполнения.

На чертежах показано:

Фиг. I - вариант выполнения схемы, работающей без задержки включения, с положительной обратной связью через сопротивление.

-5Фиг. 2

- вариант ьнполненпн схемы, работающей без зыддрж_ ки включения, с положительное обратной связью через выходной далителв напряжения

Фиг. 3

- вариант ьнполненил схемы, работаодей с задержкой ьключенкн

Схемы, прелставленные на держки включения. Устнновнм, включен, <еслн транзистор V2 выклюоен, если транзистор ио<^:ги. прн зтои длн ьнхолного сигнала Ха воа^иоланы лво дасккетных состоими

Фиг. I а Фиг.2 работает без зачто порооввый переключатель заперт. Пороговый переолючатель Ί2 находится в состоянии проьолиXa = - ve xa = · 0 для BO для BHKJ понсне.пие принципа лейстьин порогового переключателн лаатсн, исходн из состояннн нер^а^^^люче^ннн вЫКД. Если трынзисτορ VI заперт, а транзистор ' 2 находится в состоянии проводимости, то к стоку полевого транзистора V2 приложен опорным потандиал я ток через ' прекрадаетсн посрлсствои диода V 3. '

Если аналоговое напряженпд Хе растет тик, чго напрдкекие на 52 лоосигает заaаеаиа порогоаого напрякенин ' Οτ οτ VI и справлдаиво следуюдее выраденкд : ’ ^ит (I)

V/ начинает через ξΧ, ^.з и R2, который по'-с-тоннно увенапряженнн на 52 и ускоряет пропесс перек (положительннн обратная свяньв. т.е становится проводящии, а полевой запираться. При этом' возникает дото полевой транзистор транзистор νχ волнительный ток тибикает падеие кдючанн.и V/ аяoаe:зaaτcн прочесс споскидаз^сния.

Ллн иапрнжецнн включении cпpaвлдайвч вырахенне следдюдее из (I): ,, /* ez

Хее,* * От · —-п (2)

24451з

-6Из приведенного выражения следует возможность вариации RI и R2.

Так как полевой транзистор // является высокоомным, сумма сопротивленье (RI + R2) . может бытв выбрана очень большой. Такам образом, входное сопротнвление (RI + R2) порогового перекнючателн мсжет достпгатв значительных величмн. Поспе окончанья ре^п^ч^к^с^а1^ионнс^1’о процесса пслеасй трапзистор V2 полностью заперт н гарантируетсн состоннпе переключеннн^пькк'·. Еслн вхопное напряжение Хе уменьшаете настолько, чтопаденне напря^еннин па R2 посгпгает порогового напряжения U т ст

Y I ики, ооответотвенно, становн^я меньше пооледнего, полевой тра^нз^ис^<зр VI переходаш па проьодящпго в запертое состояние, а попевой транзпстор V 2 открывается меяяс с зтны уменьшаете ток через R4, /3 ч £2, кчы, соответственно, резко прокрашается еспм падебпе напряжеиня на R2 становите равным выходному иaпpяжeнию Ха. Ьознмкает новое ускорение ycгaнaельвaюlцeгоcи процесса пepeклIм^я^ии (попожччепьиан обратная связь) м V 2 опpюкмдblвaeтся (обратно) в дискиетное состоянме Ьнкл. Ха пpмиямaeт знапенке, равное величине опорного потенциала. величина внходното яaπpjaeниии ыоьет быть производвно установлена посредством R4.

в схеме не Фиг. 2 cоπpoτиьлeямe полсжителаясв обратиой связи R4 заменено на деяитель яaпpяжннмн Re, Р<7, прпчем прпнг чпп ^^Βί^ остае-гсн теы асе самым, что и а схеме по Фиг. I.

Депителв нaпpбжeнмя обеспечпвает пучшее .согласоьанпе попооительной обратной свяая через дмод V з на 52, причем велкиина напрн-'е^ння »^»46^ ycтaнaвлиьaeтси выбором ссст^н^с^снения дм коз^цмента aeлeяBн:

_к = ----^S-R5 + R6 я- R7 (з) устройство порогового пepeκиючaτeля с зааерккой ьключeяия далее пснсняетсн со есчлкой на Фи?. з.

тын обecπeчннии аелаемой еадркжкм меасду полевыми трензистораин V I н /2 вьючена ии^]^И1^!Г, состоачаа нз /4»С1 н R8.

Клн поясиeяия пркнципа аэб^с^'чия а качестве походного соспримм адмежные W.' ^в етоы спучае ^трмзистор VI заперт, а транзмстор V2 находатсн в состонннн про^водчыо^стч Ха=0. (31 ^р^^ ^до бмзнзго к величине напряжения питания - Ve , поскольку вшюлняется уелоьке :

напряжение яа кооноесаторе CI одновременно ·проложнно κ выеокоомяоиу выводу затвора полевого транзистора V2. Как только входное напрнкенне Хе постигает порога включенкн порогового переолюиателя, поаевой транзистор V χ становится проводящни и потенциал на катоое опоаа V 4 начинает ояюиатвоя, так ио конденнатор CI больше не зарожаетсн.

Конденсатор CI pяоpяояeтcя через сопрттивление Ββ· Еыстрцй разраа через низкоомниИ.промежутлк сток-исток полевого транзистора VI ' невозиижеа из-за наличия V 4. Sto означает, что раараа конненнетора CI происхолкт с иоотояяяой времени.

CI (4)

Кооиа ьо вреин раараоа напраиение на кооненнеторе пояизнтся до порогового нипрккенпи плиеаогл транзистора ^V2, зтст транзистор V 2 начкнает зяппрятвсл и уоо упоииннвшцяся поллнителвиви обратнан свнзь порогового перекллчители сбeсπe— ииивет перевоа попевого транопетора Y 2 в оостояяие вкк.

#1я улучшенин параметров (сьойств) перкключеннн диинаикеекая .положителвизи нбpaтяsя свнзь посредствои.коицеисатора с2 передает выходное напряженне на вход порогового переолочателя.

в описанной схеме рнляизуртся временна зллнржкл вккиченин при аостиженик ииприжеиии вклюиеиия Хэítm/ :

(5)

Есля временной характер входяого aлпpíкteняa Хе лвк1^!зт2л стохастииескил лли нипулвснни,'то с помощью этого порогового переклюпателн ьозкокяо практически осуде^ститв интегрирование и лформироватв выходнок оигилл с болы^^зЛ дииτеланоотаю, равной временп, пока даятся осцицииууюцнй входяое сигнал.

24451з ч

-8Формула изобретения

I. Элекрреяный пороговой переключатель с задержкой включения, выполненный c орзмржярcτою ηοποπβ3οβ3ηηη c ззлерккой включение и без еее, отлиаающийее тем, что аналоговое напряжение сагеала в кечеотае ахолного напрнженан онгнале (Хе) полволнтон к лелытелю напряжения, состоящему яз оопротювленир (И1, R2), отвод которого ооединен с знтворою первого полевого транзистора ( VI) истоковой схемы ( VI, ξ3) и енолом диода ( V3),спри атом сток лероого полевого транзистора ( VI,53) лрл работе порогового переключателе бега задержкл аклкмения соелюнен непосрелственно с затвором второго полевого трзнзнсто^ра ( V 2) исооковой охеми ( /2,1(5) или - л^ри ^работе лотового переклюизтелн с ззлержкой вклюиения - юеж.ли стоком первого полевого транзистора ( /1,из) и знтворою второго полевого транзлстора (V2,<5) включаетоя днод ( V4) а непрааленми пропускания, а затвор второго полевого транзистора ( V2.X5) ^елиннет с шиной опорного потенциала схеюн пепь, Μοτ^ί^ кз парзллалвнοгс сοсадинанма кoряeнеaаoра (И) п мяртинвА^^ (5Р). принем в обоих варпантах охемн со стока второго полевого транзи етора ( V2.X5) онммаетоя требуемнй даскретннй ваχο.лнсй сигнал (Ха) п одновременно, иерез ^противление (R4) или лелителв нaпрп.í.^нние, состоячай пз сопротивлений (5б»57). ποдааτса на катод диода ( V3), который (другии выводои) подключен к ззтвору первого полевого транзистора ( /1,ез), кроие того иежау стоком второго полевого транв^^е ' ( V 2,55) и затвором первого ^псдев^сг^с то^знстора ( Vi,pp) в^кдю^пe^ы довденсавдр ^(C2).

2. Электронный пороговый переключатель πο π. I, отличавшей тем, что сопротивление (R4) одновременно еоедннено с лелитэлем напряхеннп (ξ6»ξ7).

3. Электронный пороговый переключателв πο π. I и 2, отличающийся тем, что сс^г^р^с^с^ивлешлте и коодлипсторы реаоззуются в виде смешанных схем, которые сводчтеч к схемаы, приведенным на Фиг. 1,2 и 3.

-10—

Аннотация

Злектроииый пороговый переключатель c задержкой включения

Изобретение относится к епектрннному пороговому переключателю рпа преобразовинми электрпческого аналогового спгиапа сю стохастически распреаелегием в дасккетяый электрпческнй симшап прп оАновреиеннои приведенми (его) к стандартмиованноиу погичсскому уровню. ·

Зипичи ' стгланно ммобретенпк решается птсреастотм того, что налрнжение сигнала подводитоя к лелмтелю напряжении, отвод которого сюединен с затвором первого полевого транзистора ястоковой схемм ч 'с анаодом диода, при этом сток первого полевого транзистора прп работе порогового переключателя без задержкм вкдюиедия соединен непосредственно с затвором второго •пплпвогт транзистора члч - прп работе порогового переключателя с задержкой вклюшeиии ' - между стокоч первого полевого тран— амсстра и затвором второго полевого транзм^а^с^тза включаатся диод в иапрвдлимим лpoπycκaими, а затвор второго полевого транзмстора соединет-с опорным лотенцпялом схемм цепь, состоящая мз.пяриллилвногт ооэдыиэяыя кондеенстора и coпpoτмолeния, прмиеи ст стока второго полевого транниптора сиимиетсд требуеуте дисккетиое напрятсенме спгняпя п одновременно череа сюпротмвлпиме млм деднтель иапрэикенми лодаетси ня катод дм^о^а· котюрмй подключен к затвору первого полевого трядимсстра.

между стокоч второго полевого транзимтора и затвором первого полевого транзистора вклкпен кoндендaдop Фиг. I.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   -11244513

   1. Elektronický prahový přepínač se zpožděným zapínáním, provedený s možností provedení se zpožděným zapínáním nebo bez něho, vyznačující se tím, že analogové napětí signálu jako vstupní napětí signálu (Χθ) se přivádí k děliči napětí, který se skládá z odporů (R1 , R2), jehož vývod je spojen s uzávěrem prvního tranzistoru (Vl.) obvodu (VI, R3) a s anodou diody (V3), přičemž výstup prvního tranzistoru (VI, R3) při činnosti prahového přepínače bez zpožděného zapínání je přímo spojen s uzávěrem druhého tranzistoru (V2) obvodu (V2, R5) nebo - při činnosti prahového přepínače se zpožděným zapínáním - mezi výstupem prvního tranzistoru (V!, R3) a uzávěrem druhého tranzistoru (V2, R5) se zapojuje dioda (V4) v propouštěcím směru, a uzávěr druhého tranzistoru (V2, R5) se spojuje svorkou srovnávacího potenciálu obvod, který se skládá z paralelně spojeného kondenzátoru (Cl) a odporu (R3), přičemž v obou variantách obvodu se z výstupu druhého tranzistoru (V2, R5) odebírá potřebný nespojitý výstupní signál (Xa) a současně, přes odpor (R4) nebo dělič napětí, skládající se z odporů (RB, R7) se přivádí na katodu diody (V3), která (druhým vývodem) je připojena k uzávěru prvního tranzistoru (VI, R3), kromě toho, mezi výstupem druhého tranzistoru (V2, R5) a výstupem prvního tranzistoru (V1, R3), je zapojen kondenzátor (C2).
2. 2. Elektronický prahový přepínač podle bodu 1, vyznačující se tím, že odpor (R4) je současně spojen s děličem napětí (R6, R7).
3. 3. Elektronický prahový přepínač podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že odpory a kondenzátory se provádí ve tvaru smíšených obvodů, které vedou k zapojení.

   Uznáno vynálezem na základě výsledků expertizy, provedené Úřadem pro vynálezectví a patentnictví, Berlín, DD.

   3 výkresy