SU1322227A1

SU1322227A1 - Компаратор

Info

Publication number: SU1322227A1
Application number: SU864032515A
Authority: SU
Inventors: Александр Дмитриевич Бех; Виктор Васильевич Чернецкий
Original assignee: Институт кибернетики им.В.М.Глушкова
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1987-07-07

Abstract

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано дл построени аналого-цифровых преобразователей (АЦП) в системах автоматического регулировани . Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей путем сравнени сигналов, действующих в разные моменты времени. Компаратор содержит первую 1 и 2 и вторую 7 и 8 дифференциальные пары входных транзисторов. первую 3 и 4 и вторую 9 и 10 пары входных шин, управл емые генераторы 5 и 11 тока, первую 6 и вторую 16 шины питани , элементы 12 и 13 задержки , генератор 14 импульсов, первый 15 и второй 20 полевые транзисторы выходного истокового повторител , нагрузочный резистор 17, бистабиль- ный элемент 18, выходную шину 19, резистор 21, ключи 22 и 24, конденсаторы 23 и 25. Компаратор выполн ет сравнение разновременных сигналов с большой точностью в результате исключени погрешностей, вносимьЪс чейками выборки запоминани или АЦП. Компаратор превосходит по быстродействию известные схемы чейки выборки запоминани или АЦП и усредн ет входные сигналы на интервале стробирова- ни входных транзисторов за счет интегрировани коллекторных токов. 1 ил. kn IS СО KD ND ISD tc sj

Description

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано дл построени аналого-цифровых преобразователей в устройствах автоматического регулировани .,

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей за счет обеспечени возможности сравнени сигналов, действующих в разные моменты времени.

На чертеже представлена структурна схема компаратора.

Компаратор содержит первую дифференциальную пару входных транзисторов 1 и 2, базы которых соединены с первой парой входных шин 3 и 4, эмиттеры объединены и подключены через первый управл емый генератор 5 тока к первой шине 6 питани , вторую дифференциальную пару входнЬгх транзисторов 7, 8, базы которых соединены с второй парой входных шин 9 и 10, эмиттеры объединены и подключены через второй управл ющий генератор 11 тока к первой шине 6 питани , последовательно соединенные первый 12 и второй 13 элементы задержки подключены между выходом генератора 14 импульсов и управл ющим входом второго генератора 11 тока

торов 1 и 7 первой и второй дифференциальных пар объединены и подключены к затвору первого полевого транзистора 15 выходного истокового повторител , сток первого полевого транзистора 15 подключен к второй шине 16 питани , а исток через нагрузочный резистор 17 соединен с шиной нулевого потенциала и нулевым входом бистабильрой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, управл ющие входы ключей 22 и 24 объединены и подключены к выходу генератора 14 имt пульсов.

Компаратор работает следующим образом .

В начале интервала времени, в котором производитс сравнение двух

10 входных напр жений U , приложенного к входным шинам 3 и 4, и Ug , подаваемого на входные шины 9 и 10, конденсаторы 23 и 25 зар жаютс до напр жени Е источника 16 питани . Зар д

15 конденсаторов осуществл етс через ключи 22 и 24, которые замыкаютс на врем tj. , равное длительности импульсов , периодически поступающих от генератора 14 импульсов. В остальной

20 части периода поступлени импульсов от генератора 14 импульсов вьшолн ет- с сравнение мгновенных значений напр жений Ujy и Uj, . Выбор мгновенных значений входных напр жений в

25 интервале сравнени производитс в соответствии с величиной задержки импульсов генератора 14 импульсов на элементах 12 и 13 задержки. В моменты

времени по влени импульсов на выхоколлекторы транзис- 30 дах элементов 12 и 13 задержки происходит включение генераторов 5 и 11 тока на врем Т . В эмиттеры первой дифференциальной пары транзисторов

1 и 2 поступает ток 1 генератора 5

35 тока, а в эмиттеры второй пары 7 и 8 ток 1 генератора 11 тока. Коллекторные токи транзисторов 1 и 2 первой пары перераспредел ютс в интервале времени I p пропорционально выходноного элемента 18, выход которого подключен к выходной шине 19 компаратора , коллекторы транзисторов 2 и 8 первой и второй дифференциальных пар объединены и подключены к затвору второго полевого транзистора 20 выходного истокового повторител , сток полевого транзистора 20 подключен к шине 16 питани , а исток через нагрузочный резистор 17 соединен с шиной нулевого потенциала и единичным входом бистабильного элемента 18, коллекторы транзисторов 1 и 7 соединены с второй шиной 16 питани через ключ 22 и первым выводом конденсатора 23, второй вьгеод которого соединен с шиной , нулевого потенциала, коллекторы транзисторов 2 и 8 соединены с второй йиной 16 питани через ключ 24 и с первым вьшодом конденсатора 25, вто

рой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, управл ющие входы ключей 22 и 24 объединены и подключены к выходу генератора 14 импульсов .

Компаратор работает следующим образом .

входных напр жений U , приложенного к входным шинам 3 и 4, и Ug , подаваемого на входные шины 9 и 10, конденсаторы 23 и 25 зар жаютс до напр жени Е источника 16 питани . Зар д

конденсаторов осуществл етс через ключи 22 и 24, которые замыкаютс на врем tj. , равное длительности импульсов , периодически поступающих от генератора 14 импульсов. В остальной

части периода поступлени импульсов от генератора 14 импульсов вьшолн ет- с сравнение мгновенных значений напр жений Ujy и Uj, . Выбор мгновенных значений входных напр жений в

интервале сравнени производитс в соответствии с величиной задержки импульсов генератора 14 импульсов на элементах 12 и 13 задержки. В моменты

1 и 2 поступает ток 1 генератора 5

тока, а в эмиттеры второй пары 7 и 8 ток 1 генератора 11 тока. Коллекторные токи транзисторов 1 и 2 первой пары перераспредел ютс в интервале времени I p пропорционально выходному напр жению U , поскольку транзисторы работают в активном режиме. Аналогичный режим работы выполн етс также дл транзисторов 7 и 8 второй пары. Поскольку коллекторные токи

транзисторов 1 и 2 первой пары не равны вследствие действи входного сигнала Uj , то конденсаторы 23 и 25 разр жаютс в интервале времени 7 до разного напр жени . Разность напр жений на конденсаторах 23 и 25, пропорциональна входному сигналу Ug , поддерживаетс неизменной до момента запуска генератора 11 тока на врем i . При этом конденсаторы 23 и 25

разр жаютс на величину, пропорциональную величине коллекторных токов второй пары транзисторов 7 и 8, и, следовательно, величине второго входного напр жени UB X. Входные шины 9

и 10 подключаютс к источнику напр жени , так, что транзисторы 7 и 8 второй пары создают на конденсаторах 23 и 24 напр жение противоположной пол рности по сравнению с транзисто- рами 1 и 2 первой пары. Величину задержки элемента 22, определ ющую интервал времени между моментами включени пар входных транзисторов, выбирают намного меньшей посто нной времени разр да конденсаторов 23 и 25, Дл компаратора она равна произведению емкости конденсатора на сопротивление , эквивалентное параллельному включению входного сопротивле- ни истокового повторител и сопротивлени утечки двух запертых входны транзисторов. В зависимости от выбранной емкости величина посто нной времени практически находитс в пре- делах от нескольких микросекунд до нескольких дес тков секунд.

Если выходное напр жение на емкост х компаратора пропорционально разности входных напр жений, ток эмитте ра первого транзистора 1 первой пары

Ij о IJ. - ток генератора 5 тока, Ij - изменение эмиттер- ного тока транзисторов 1 и 2 первой пары, вызванное сигналом Ug,, . Его величина ul j , где тепловой потенциал.

Изменение напр жени на первом конденсаторе 23 под воздействием коллекторного тока транзистора 1:

-iLiL о Aiii

с, ° 2с

-(1 J -), (1) 1

где с - величина емкости первого

конденсатора 20, d - коэффициент пропорциональности . Ток эмиттера второго транзистора

2 первой пары I,j й, и изменение напр жени на втором конденсаторе 25 под воздействием коллекторного тока транзистора 2: .

IT

пLLn - -1

- 2cj

с 2

где Cj - величина емкости второго конденсатора 25.

Учитыва , что напр жение UB, включено встречно по отношению к U , получают изменение напр жени на первом конденсаторе 23, вызванно е коллекторным током транзистора 7 второй пары

п - - п l t ГчЧ

и,, - ---- (1 - -). (3)

Аналогично, изменение напр жени на втором конденсаторе, вызванное коллекторным током транзистора 8, равно

/5U

С5

1г . Ueux X . .( ), (4)

fO t5 20

-25

30 35

40

45

50

55

Напр жение на первом конденсаторе 23 после воздействи коллекторных токов обеих пар транзисторов равно

и,, Е - - ли - (5) Напр жение на втором конденсаторе 25 равно

и,, Е - dU, - 4U . (6) Выходное напр жение на емкост х конденсаторов 23 и 25 равно

USHX Uc, - Uci . (7) Выполн подстановку равенств (1), (2) в (5) и (3), (4) в (6), а затем (5) и (6) в (7), получают с учетом обозначений I 1- г |L- 1, с Cj с

и,.(и;, -и;,), (8)

где коэффициент усилени схемы К 2сч/

Усиленна разность входных напр жений через истоковые повторители поступает на входы бистабильного элемента 18. При Ujx, Uj,, О би- стабильный элемент 18 находитс в неустойчивом положении. При неравенстве входных напр жений бистабильный элемент 18 устанавливаетс в одно из двух устойчивых положений.

Задача сравнени двух сигналов, , действующих в различньсх интервалах времени, вл етс одной из типовых задач в автоматическом регулировании, аналоговой вычислительной технике и аналого-цифровых преобразовател х. Дл ее решени с помощью существующих компараторов дополнительно требуютс чейки выборки запоминани или аналого-цифровые преобразователи и оперативна пам ть. При использовании предлагаемого компаратора необходимость в дополнительных аппаратурных затратах отпадает.

Сравнение разновременных сигналов с помощью предложенного компаратора

выполн етс с большей точностью, поскольку исключаютс погрешности,вносимые чейками выборки запоминани или аналого-цифровыми преобразовател ми .

Предложенный компаратор значительно превосходит по быстродействию известные схемы чейки выборки-запоминани и аналого-цифровые преобразователи .

Дополнительным преимуществом предложенного компаратора вл етс усреднение входных сигналов на интервале стробировани входных транзисторов за счет интегрировани коллекторных токов с помощью емкостей.

Claims

Формула изобретени

Компаратор, содержащий генератор импульсов и две дифференциальные пары транзисторов, базы которых соединены с входными шинами компаратора, эмиттеры попарно объединены и через соответственно первый и второй управл емые генераторы тока подключены к первой шине питани , а коллекторы йервых транзисторов первой и второй дифференциальных пар объединены;, и подключены к затвору первого полевого транзистора, коллекторы вторых транзисторов первой и второй дифференРедактор О.Головач Заказ 2863/43

Составитель Н.Маркин

Техред Л.Олейник Корректор М. Демчик

Тираж 863Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Произвоцственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

(5

0

5

30

пиальных пар объединены и подключены к затвору второго полевого транзистора , стоки полевых транзисторов подключены к второй шине питани , а истоки через нагрузочные резисторы соединены с шиной нулевого потенциала и подключены соответственно к единичному и нулевым входам бистабильного элемента , выход которого соединен с выходной шиной, отличающий- с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за счет возможности сравнени сигналов,действующих в разные моменты времени, в него введены два элемента задержки , а объединенные коллекторы первых транзисторов дифференциальных пар и коллекторы вторых транзисторов дифференциальных пар подключены соответственно к первым вьгоодам первого и второго конденсаторов И через управл емые ключи соединены с второй шиной питани , вторые вьгеоды конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала, причем выход генератора импульсов подключен к управл ющим входам ключей и входу первого элемента задержки, выход которого подключен к управл ющему входу первого генератора тока и входу второго элемента задержки, выход которого подключен к управл ющему входу второго генератора тока.