Pierwszenstwo: 22.02.1972 (P. 153609) Zgloszenie ogloszono: 31.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 18.04.1975 74968 KI. 21a2,18/08 MKP H03g 11/08 Twórca wynalazku: Jerzy Orlanski Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Elektrotechniki, Warsza¬ wa (Polska) Uklad wzmacniacza elektronicznego, zwlaszcza dla komparatorów Przedmiotem wynalazku jest uklad wzmacniacza elektronicznego, przeznaczony glównie do kompa¬ ratorów napiecia lub pradu stalego. W ukladach elektronicznych stosowany jest szereg rodzajów komparatorów, rózniacych sie parametrami — zwlaszcza takimi jak rodzaj i poziomy sygnalów wejsciowych i wyjsciowych. Wzmacniacz wedlug wynalazku jest odmiana stopnia wyjsciowego komparatora.Znane uklady komparatorów przeznaczone sa do sygnalizacji przekroczenia ustalonego z góry poziomu tzw. progu dyskryminacji przez jedno¬ kierunkowy sygnal wejsciowy. Zmiana sygnalu wyjsciowego napieciowego, zwykle dwustanowego, na przeciwny, zachodzi przy kazdym przekrocze¬ niu progu przez sygnal wejsciowy. Znane sa rów¬ niez polaczenia dwóch lub wiecej komparatorów, sygnalizujace przekroczenie przez jeden z sygna¬ lów wejsciowych przypisanego mu progu. Uklady takie maja wspólne wyjscie lub po jednym wyj¬ sciu dla kazdego wejscia.Niedogodnosc w stosowaniu tych ukladów wy¬ stepuje przy potrzebie dyskryminacji sygnalu bi¬ polarnego z dwoma róznymi progami dyskrymina¬ cji — po jednym dla kazdego kierunku zmian tego sygnalu. Zastosowanie tu znanych rozwiazan powoduje rozbudowanie ukladu do co najmniej dwukrotnej objetosci, przez odpowiednie laczenie identycznych komparatorów jednokierunkowych.Ponadto w znanych ukladach nie stosuje sie, po- 2 trzebnych w wielu zastosowaniach, funkcji nega¬ cji wyjscia wzgledem wejscia. W tych ukladach, gdzie progi dzialania ustalane sa na poziomach róznych od zera, wystepuje dodatkowo koniecz- 5 nosc dolaczania zewnetrznych zródel napiecia o odpowiedniej stabilnosci i o poziomie sygnalu od¬ powiadajacym wymaganemu poziomowi dyskry¬ minacji.Celem wynalazku jest eliminacja wymienionych io niedogodnosci przy równoczesnym zmniejszeniu ob¬ jetosci konstrukcyjnej ukladu komparatora syg¬ nalów dwukierunkowych. Zadaniem technicznym prowadzacym do tego celu jest skonstruowanie u- kladu wzmacniacza pelniacego funkcje dyskrymi- 15 natora amplitudy z jednoczesna detekcja znaku, takiego, aby jego wejscie przystosowane bylo dla sygnalów napieciowych dwukierunkowych, nato¬ miast dwa osobne wyjscia przypisane byly prze¬ ciwnym polaryzacjom sygnalu wejsciowego, przy 20 czym sygnaly na tych wyjsciach mogly miec po¬ laryzacje jednakowe.Cel ten osiagnieto w ukladzie wzmacniacza we¬ dlug wynalazku, w którym obwody wejsciowe dwóch identycznych czlonów wzmacniajacych, w 25 postaci wtórników emiterowych pracujacych jako zródla pradowe, sa polaczone róznoimiennymi bie¬ gunami.Skutkiem technicznym zastosowania wynalazku jest mozliwosc budowy specjalnego rodzaju kompa- 3o ratora z minimalnej liczby elementów. Prostota 74 9683 74 068 4 ukladu decyduje o korzystnych parametrach nie¬ zawodnosciowych i minimalnej cenie komparatora oraz umozliwia zastosowanie go do produkcji w technice ukladów scalonych. Jednakowa polaryza¬ cja obu sygnalów wyjsciowych pozwala na dola¬ czanie do wyjsc komparatora identycznych stopni dalszych, np. dyskryminatorów amplitudy, a brak histerezy ulatwia regulacje wzmocnienia na poczat¬ ku charakterystyki i poprawia czulosc dla malych zmian sygnalu wejsciowego.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat polaczenia zacisków dwóch prostych wtórników emiterowych, z wykorzysta¬ niem ich pradów kolektorowych jako sygnalów wyjsciowych, natomiast fig. 2 — przedstawia przy¬ klad stopnia wyjsciowego komparatora malych na¬ piec dwukierunkowych.Elementy ukladu jaki przedstawia fig. 1 pola¬ czone sa ze soba tak, ze baza tranzystora Ti po¬ laczona jest z koncówka opornika R4, natomiast ba¬ za tranzystora T2 polaczona jest z koncówka opor¬ nika R3. W ten sposób powstale dwa punkty ukla¬ du stanowia jego wejscie, z tym ze jeden z nich wyrózniono jako punkt odniesienia Ti, R4, drugi natomiast jako wejscie „WE" T2, R3. Emiter tran¬ zystora Ti polaczony jest z druga koncówka opor¬ nika R8, a emiter tranzystora T2 polaczony jest z druga koncówka opornika R4.Pomiedzy kolektorami obydwu tranzystorów a dodatnim biegunem zasilania pokazano zaciski wyjsciowe, przy czym w kolektorze tranzystora Ti wyjscie oznaczono jak „Wy 1", a w kolektorze tranzystora T2 wyjscie oznaczono jako „Wy 2".W stopniu wyjsciowym komparatora malych napiec dwukierunkowych przedstawionym na fig. 2 emiter tranzystora Ti polaczony jest z koncówka rezysto¬ ra R3, natomiast emiter tranzystora T2 polaczony jest z koncówka rezystora R4. Druga koncówka re¬ zystora R, polaczona jest z baza tranzystora T2 i punkt ten wyrózniony jest jako wejscie ukladu „We". Druga koncówka rezystora R4 polaczona jest z koncówka rezystora Rio, natomiast do drugiej koncówki rezystora Rio dolaczony jest ujemny bie¬ gun zasilania. Pomiedzy baza tranzystora Ti i pun¬ ktem polaczenia rezystorów R4 i Rio wlaczone sa dwie diody D6 i D7 w ten sposób, ze przewodza one prad w kierunku od bazy tranzystora Ti do wspólnego punktu rezystorów R4 i Rio. Wspólny punkt diod D6 i D7 jest punktem odniesienia ukla¬ du, czyli wspólnym punktem wejscia „We" i wyjsc „Wy 3" i „Wy 4". Pomiedzy dodatnim biegunem zasilania a baza tranzystora Ti wlaczony jest re¬ zystor R5. Pomiedzy kolektorem tranzystora Ti a dodatnim biegunem zasilania wlaczony jest rezystor Rs, natomiast pomiedzy kolektorem tranzystora T2 a dodatnim biegunem zasilania wlaczony jest rezy¬ stor R9.Punkt polaczenia kolektora tranzystora Ti z re¬ zystorem Rb oznaczono jako wyjscie „Wy 3", punkt polaczenia kolektora tranzystora T2 z rezystorem R9 oznaczono jako wyjscie „Wy 4". Dzialanie ukla¬ du opisane jest w oparciu o fig. 2. Sygnal wejscio¬ wy doprowadzany do koncówki oznaczonej sym¬ bolem „We". W stanie zerowego sygnalu na wej¬ sciu „We" obydwa tranzystory Ti i T2 sa zatkane i na obydwu wyjsciach „Wy 3" i „Wy 4" wystepu¬ je pelne napiecie zasilania. Jezeli sygnal wejscio¬ wy istnieje i jego polaryzacja jest ujemna w sto¬ sunku do wspólnego punktu ukladu, tzn. punktu polaczenia diody D6 z dioda D7, to wysterowany jest tranzystor Ti i sygnal na wyjsciu „Wy 3" zmniejsza sie o spadek napiecia na rezystorze Rs, spowodowany przeplywem pradu kolektorowego tranzystora Ti. W tym przypadku tranzystor T2 jest zatkany. Dla dodatniej polaryzacji sygnalu wejsciowego zatkany jest tranzystor Ti, natomiast wysterowany jest tranzystor T2 i sygnal na wyj¬ sciu „Wy 4" zmniejsza sie o spadek napiecia na rezystorze R9, spowodowany przeplywem pradu ko¬ lektorowego tranzystora T2.Wartosci pradów kolektorowych, a wiec i pro¬ porcjonalnych do tych pradów spadków napiec na rezystorach R« i R9 zaleza od doboru wartosci re¬ zystorów R3 i R4, lub w granicznym przypadku zerowych wartosci R3 i R4 od przebiegu charakte¬ rystyk wejsciowych tranzystorów Ti i T2. Diody D6 i D7 wraz z rezystorami R5 i Rio stanowia ob¬ wód polaryzujacy wstepnie wejscie ukladu, przez co jest on czuly na bardzo male sygnaly. Czulosc te mozna znacznie powiekszyc i regulowac w sze¬ rokich granicach, dolaczajac uklad wg fig. 2 do wyjscia konwencjonalnego wzmacniacza operacyj¬ nego. Otrzymuje sie wówczas uklad komparatora malych napiec lub pradów dwukierunkowych. PL PL