SU1370757A1

SU1370757A1 - Double-threshold comparator

Info

Publication number: SU1370757A1
Application number: SU864108347A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Дмитриевич Широков
Original assignee: Предприятие П/Я А-1639
Priority date: 1986-08-25
Filing date: 1986-08-25
Publication date: 1988-01-30

Description

(21)А108347/24-21(21) A108347 / 24-21

(22)25.08.86(22) 08/25/86

(46)30.01.88 Бюл. № 4(46) 01.30.88 Bull. № 4

(72)А.Л.Широков(72) A.L.Shirokov

(53)621.374.83(088.8)(53) 621.374.83 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР(56) USSR author's certificate

№ 1200715, кл. G 05 В 1/01,01.06.86.No. 1200715, cl. G 05 B 1 / 01.01.06.86.

(54)ДВУХПОРОГОВЫЙ КОМПАРАТОР(54) TWO-THRESHOLD COMPARATOR

(57)Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано дл контрол величины напр жени посто нного тока. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей - достигаетс путем придани компаратору свойств динамического(57) The invention relates to a pulse technique and can be used to control the magnitude of a DC voltage. The purpose of the invention — enhanced functionality — is achieved by imparting dynamic properties to the comparator.

звена, например дифференцирующего,интегрирующего и т.д. Двухпороговый компаратор содержит два операционных усилител 1 и 2, источник 5 входного напр жени , диоды 6.10 и 22. стабилит троны 7 и 11, первую 9 и вторую 13 цепи обратной св зи, транзисторы 15, 19 и 20, источник 16 опорного напр жени , резисторы, показанные на чертеже . Использование компаратора, например, в канале преобразовани температуры сокращает количество используемого- оборудовани и повьппает соответственно надежность за счет исключени дифференцирующего каскада, который необходим дл компенсации инерционности термопары. 2 ил.link, such as differentiating, integrating, etc. A two-threshold comparator contains two operational amplifiers 1 and 2, an input voltage source 5, diodes 6.10 and 22. Stabilizers 7 and 11, first 9 and second 13 feedback circuits, transistors 15, 19 and 20, reference voltage source 16, resistors shown in the drawing. The use of a comparator, for example, in a temperature conversion channel, reduces the amount of equipment used and increases the reliability by eliminating the differentiating stage, which is necessary to compensate for the inertia of the thermocouple. 2 Il.

§§

(Л(L

оа о елoa ate

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано дл контрол величины напр жени посто нного тока.The invention relates to a pulse technique and can be used to control the magnitude of a DC voltage.

Целью изобретени вл етс увеличение функциональных возможностей путем придани компаратору свойств динамического звена (дифференцирующего , интегрирующего и т.д.).The aim of the invention is to increase the functionality by imparting the properties of a dynamic link (differentiating, integrating, etc.) to the comparator.

На фиг.1 представлена принципиальна схема двухканального компаратора; на фиг.2 - примеры выполнени цепей обратных св зей; на фиг.3-статические характеристики усилител ; на фиг.4 - эпюры напр жений двухпо- рогового компаратора.Figure 1 is a schematic diagram of a two-channel comparator; Fig. 2 shows examples of the implementation of feedback circuits; figure 3-static characteristics of the amplifier; FIG. 4 shows the plots of the two-threshold comparator voltages.

Двухпороговый компаратор, содер- жапщй два операционных усилител 1 и 2, инвертирующий вход пё рвого из которых подключен к первом: выводу первого резистора 3, а его выход - к первому выводу второго резистора 4, неинвертирующий вход первого операционного усилител 1 подключен к источ вику 5 входного напр жени , выход 1Первого операционного усилител 1 через включенные последовательно первый диод 6, первый стабилитрон 7 и третий резистор 8 подключен к неин- вертирующему входу второго операционного усилител 2, а вывод первого стабилитрона 7, соединенного с выводом третьего резистора 8, подключен через первую цепь 9 обратной св зи к инвертирующему входу первого операционного усилител 1 , выход которот о через последвательно соединенные второй диод 10, второй стабилитрон 11 и чет- вертьй резистор 12 подключен к инвертирующему входу второго операционного усилител 2, а вывод второго стабилитрона 1 1 , соединенног о с выводом четвертого резистора, подключен через вторую цепь 13 обратной св зи к инвертирующему входу первого операционного усилител 1, выход которого через п тый резистор 14 подключен к базе первого транзУ1стора 15, источник 16 опорного напр жени подключен через шестой резистор 17 к инвертирующему входу второго операционного усилител 2, выход которого через седьмой резистор 18 подключен к базе второго транзистора 19 и к коллектору первого транзистора 15, а база третьего транзистора 20 чере восьмой резистор 21 подключена к выходу второго операционного усилитеA two-threshold comparator, containing two operational amplifiers 1 and 2, the inverting input of the first of which is connected to the first: the output of the first resistor 3, and its output to the first output of the second resistor 4, the non-inverting input of the first operational amplifier 1 is connected to the source 5 input voltage, output 1 of the first operational amplifier 1 through the first diode 6 connected in series, the first zener diode 7 and the third resistor 8 are connected to the noninverting input of the second operational amplifier 2, and the output of the first zener diode 7, connected to the output of the third resistor 8, is connected via the first feedback circuit 9 to the inverting input of the first operational amplifier 1, the output is connected via the successively connected second diode 10, the second zener diode 11 and the fourth resistor 12 is connected to the inverting input of the second operational amplifier 2 and the output of the second zener diode 1 1, connected to the output of the fourth resistor, is connected via the second feedback circuit 13 to the inverting input of the first operational amplifier 1, the output of which through the fifth cut The stop 14 is connected to the base of the first transistor 15, the source 16 of the reference voltage is connected through the sixth resistor 17 to the inverting input of the second operational amplifier 2, the output of which through the seventh resistor 18 is connected to the base of the second transistor 19 and the collector of the first transistor 15, and the base of the third transistor 20 through the eighth resistor 21 is connected to the output of the second operating amplitude

00

5five

00

5 О 5 o

5five

и через третий диод 22 подсоеди- к второму выводу второго резис- 4, эмиттеры всех транзисторовand through the third diode 22 connections to the second output of the second resis- tor 4, the emitters of all transistors

л 2 нена тораl 2 non torus

и второй вывод первого резистора 3 подключены к шине нулевого потенциала , а коллекторы второго и третьего транзисторов 19 и 20 через соответственно дев тый и дес тый нагрузочные резисторы 23 и 24 подключены к иТине источника питани .and the second output of the first resistor 3 is connected to the zero potential bus, and the collectors of the second and third transistors 19 and 20 are connected via the ninth and tenth load resistors 23 and 24 respectively to the Tine of the power supply.

Компаратор работает следующим образом .The comparator works as follows.

Рассмотрим сначала работу операционного усилител 1, охваченного цеп ми 9 и 13 отрицательной обратной св зи. Статические характеристики усилител , показанные на эпюрах фиг.З, справедливы дл резистивной обратной св зи, а также дл обратных св зей, примеры выполнени которых показаны на фиг.2а,в,г, из которых видно, что напр жение на выходе операционного усилител 1 (точка б) скачком измен етс от -U,. до +UCT (U равн етс сумме напр жений: напр жени пробо стабилитрона 7 и 11 и напр жени открытого диода 6 и 10 при прохождении входного сигнала через нуль). Напр жение в точке а(в) равно нулю при отрицательных (положительных ) входных сигналах и линейно измен етс при положительных (отрицательных ) входных сигналах. Динамические 5 характеристики, определ емые обратными св з ми 9 и 13, рассмотрим на примере использовани обратных св зей, выполненных в соответствии с фиг.26, т.е. на примере интегрирующего звена.Let us first consider the operation of the operational amplifier 1, covered by the chains 9 and 13 of the negative feedback. The static characteristics of the amplifier shown in the plots of FIG. 3 are valid for resistive feedback, as well as for feedbacks, examples of which are shown in FIGS. 2a, c, d, which show that the voltage at the output of the operational amplifier 1 (point b) abruptly varies from -U ,. up to + UCT (U is equal to the sum of voltages: the breakdown voltage of Zener diodes 7 and 11 and the voltage of an open diode 6 and 10 when the input signal passes through zero). The voltage at a (c) is zero for negative (positive) input signals and varies linearly with positive (negative) input signals. Dynamic 5 characteristics defined by feedbacks 9 and 13 will be considered using the feedbacks performed in accordance with Fig. 26, i.e. on the example of an integrating link.

На фиг.4 изображены эпюры напр жений при подаче на вход посто нного сигнала (фиг.4а) и импульсного (фиг.4б), из которых видно, что на выходе в точке а напр жение измен етс во времени в соответствии с интегралом входного напр жени . При использовании обратных св зей (фиг.2а, в,г) получаем соответственно инерцн0Figure 4 shows voltage plots when a constant signal is applied (fig.4a) and a pulse signal (fig.4b), from which it is seen that at the output at point a, the voltage varies with time in accordance with the integral of the input voltage wives When using feedbacks (figa, c, d) we obtain respectively inertial

онное, идеальное и неидеальноеonnoe, perfect and imperfect

дифференцирующие звень . Заметим,что и в этом случае напр жение в точке б измен етс скачком в момент по влени напр жени в точках а или в. Операционный усилитель 2 работает в режиме компаратора, при необходимости дл создани петли гистерезиса можно включить резистор между выходом и неинвертирующим входом усилител (не показан). Неинвертирующий .differentiating links. Note that in this case, too, the voltage at point b varies abruptly at the time when the voltage appears at points a or c. Operational amplifier 2 operates in comparator mode, if necessary, to create a hysteresis loop, you can turn on a resistor between the output and the non-inverting amplifier input (not shown). Non-inverting

вход усилител 2 подключен к точке имеющей только положительное напр жение , а инвертирующий вход - в точке В, имеющей только отрицательное напр жение. Усилитель 2 срабатывает при достижении заданного уровн , определ емого опорным напр жением источника в любой из точек а или в т.е. усилитель 2 срабатывает незави- симо от того, где по вилось требуемое напр жение - в точке а или в точке в. При срабатывании усилител 2, т.е. при по влении на его выходе положительного напр жени , тран зисторы 19 и 20 подготовлены дл открыти . Однако открытьс может толко один из них, в зависимости от пол рности напр жени в точке б. При отрицательной пол рности напр жени в точке б транзистор 4 закрыт и не преп тствует открытию транзистора 19 диод 22 при этом открыт и к управл ющему переходу транзистора 20 приложено отрицательное запирающее напр - жение (это обеспечиваетс выбором величины резисторов 4 и 21). При положительной пол рности транзистор 15 открываетс и шунтирует управл ющий переход транзистора 19, который закрываетс , диод 22 в данном случае закрыт, а транзистор 20 открыт. Таким образом, при положительных входных сигналах (и ) включаютс транзистор 20 и соответственно нагрузка 24 (RH), при отрицательных - транзистор 19 и нагрузка (Кц,) 23. Как следует из приведенного описани , предлагаемый двухпороговый компаратор обеспечивает подключение нагрузок RH и RH при достижении входным напр жением заданных пороговых значений, при этом он обладает заданными динамическими характеристиками , а именно инерционными, интег- рирующими и дифференцирующими свойствами , т.е. срабатывание компаратора определ етс не только величиной входного сигнала, но и другими его характеристиками, например скоростью нарастани , средним значением временем действи и т.д., т.е. исползование такого компаратора, например в канале преобразовани температуры, сокращает количество оборудовани и повышает соответственно надежность за счет исключени дифференцирующего каскада, который необходим дл компенсации инерционности термопарыthe input of amplifier 2 is connected to a point having only positive voltage, and the inverting input is connected to point B, which has only negative voltage. Amplifier 2 is triggered when a predetermined level is reached, which is determined by the reference voltage of the source at any of the a or b points. Amplifier 2 is triggered regardless of whether the required voltage has occurred - at point a or at point c. When triggered, amplifier 2, i.e. When a positive voltage appears at its output, transistors 19 and 20 are prepared for opening. However, only one of them can open, depending on the polarity of the voltage at point b. With a negative voltage polarity at point b, transistor 4 is closed and does not prevent the opening of transistor 19, diode 22 is open, and a negative block voltage is applied to the control junction of transistor 20 (this is ensured by choosing resistors 4 and 21). When the polarity is positive, the transistor 15 opens and shunts the control junction of the transistor 19, which closes, the diode 22 in this case is closed, and the transistor 20 is open. Thus, with positive input signals (and), transistor 20 and, accordingly, load 24 (RH) are turned on, with negative ones, transistor 19 and load (Cc) 23. As follows from the above description, the proposed two-threshold comparator provides connection of loads RH and RH with when the input voltage reaches specified threshold values, it also has specified dynamic characteristics, namely, inertia, integrating and differentiating properties, i.e. the operation of the comparator is determined not only by the size of the input signal, but also by its other characteristics, for example, the rate of increase, the average value of the time of operation, etc., i.e. the use of such a comparator, for example, in a temperature conversion channel, reduces the amount of equipment and increases, respectively, reliability by eliminating the differentiating stage, which is necessary to compensate for the inertia of the thermocouple

, д )5 20 25 эд .,. дс , e) 5 20 25 ed.,. ds

3535

5050

5five

Claims

Invention Two-threshold comparator containing two operational amplifiers, four resistors, the inverting input of the first operational amplifier connected to the first output of the first resistor, and its output to the first output of the second resistor and the source of the input voltage functionality by imparting the properties of a dynamic link to the comparator, three transistors, three diodes, two zener diodes, two feedback circuits and six resistors, a non-inverting input are introduced into it the first operational amplifier is connected to the input voltage source, the output of the first operational amplifier through the first diode connected in series, the first zener diode and the third resistor are connected to the non-inverting input of the second operational amplifier, the output of the first zener diode connected to the output of the third resistor is connected via the first reverse circuit connection to the inverting input of the first operational amplifier, the output of which is through a serially connected second diode, second zener diode and fourth p The resistor is connected to the inverting input of the second operational amplifier, and the output of the second zener diode connected to the output of the fourth resistor is connected via a second feedback circuit to the inverting input of the first operational amplifier, whose output through the fifth resistor is connected to the base of the first transistor, the reference source the voltage is connected through the sixth resistor to the inverting input of the second operational amplifier, the output of which through the seventh resistor is connected to the base of the second transistor and the collector transistor, and the base of the third transistor through the eighth resistor is connected to the output of the second operational amplifier and connected via the third diode to the second output of the second resistor, and the emitters of all transistors and the second output of the first resistor are connected to the zero potential bus, collectors of the second and third transistors are respectively nine The same load resistors are connected to the power supply.

a)} S}

R

Ml-1-g} n

.one

t

(Ja.Ug. Uf

.