SU411429A1

SU411429A1 -

Info

Publication number: SU411429A1
Application number: SU1794875A
Authority: SU
Priority date: 1972-06-12
Filing date: 1972-06-12
Publication date: 1974-01-15

Description

УСТРОЙСТВО дл СРАВНЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВDEVICE FOR COMPARING ANALOG SIGNALS

1one

Изобретение относитс к области вычислительной техники и может быть применено в аналого-цифровых преобразовател х и других аналоговых устройствах измерительноинформационных систем.The invention relates to the field of computing and can be applied in analog-digital converters and other analog devices of measuring information systems.

Известна схема сравнени на базе дифференциального усилител представл ет собой балансный дифференциальный каскад, собранный на транзисторах и стабилизаторе тока.A known comparison circuit based on a differential amplifier is a balanced differential cascade assembled on transistors and a current stabilizer.

Известное устройство имеет следующие, недостатки:The known device has the following disadvantages:

1.Большой температурный дрейф, возникающий вследствие саморазогрева транзисторов при разбалансе входных сигналов.1. A large temperature drift arising due to the self-heating of the transistors when the input signals are unbalanced.

2.Пробой перехода база-эмиттер одного из транзисторов, если разность сравниваемых напр жений превосходит допустимое обратное напр жение транзистора (пор дка единиц вольт), что ограничивает диапазон измер емых сигналов.2. Breakdown of the base-emitter transition of one of the transistors, if the difference between the compared voltages exceeds the allowable reverse voltage of the transistor (in the order of a few volts), which limits the range of measured signals.

С целью повышени точности и расширени диапазона сравниваемых сигналов, предлагаемое устройство содержит токовые переключатели , выходы которых попарно подключены к эмиттерам транзисторов входного каскада дифференциального усилител , один из входов каждого переключател тока через дополнительно введенные блоки смещени уровн соединены с выходами оконечногоIn order to increase accuracy and expand the range of compared signals, the proposed device contains current switches, the outputs of which are connected in pairs to the emitters of transistors of the input amplifier of a differential amplifier, one of the inputs of each current switch is connected to the outputs of the terminal

каскада дифференциального усилител , другой вход - с источником опорных сигналов, а источник тока подключен к эмиттерам транзисторов входного каскада дифференциального усилител через диоды.a differential amplifier stage, another input with a source of reference signals, and a current source connected to the emitters of transistors of the input amplifier stage through a diode.

Такое подсоединение дает возможность осуществить принудительное перераспределение токов в плечах входного дифференциального каскада, которое обеспечивает небольшойSuch a connection makes it possible to carry out a forced redistribution of currents in the arms of the input differential stage, which provides a small

разбаланс на выходе первого каскада при значительном разностном входном сигнале и относительное соответствие температурных режимов транзисторов. На чертеже представлена схема устройстваimbalance at the output of the first stage with a significant differential input signal and the relative correspondence of the temperature regimes of transistors. The drawing shows a diagram of the device

дл сравнени аналоговых сигналов.to compare analog signals.

Входной каскад устройства состоит из диффере щиального каскада 1 на транзисторах TI и Т2, трех стабилизаторов тока 2, 3, 4 на транзисторах Гз, , Т, четырех токовых переключателей 5, б, 7, 8 на транзисторах Те, TT, TS и Гд, Гю, Гц, четырех блоков 9, 10, 11, 12 смещени уровн (примен ютс обычно схемы, например, на эмиттерном повторителе ) и двух источников опорных сигналов 13,The input stage of the device consists of a differential of the cascade 1 on transistors TI and T2, three current regulators 2, 3, 4 on transistors Гз,, Т, four current switches 5, б, 7, 8 on transistors Te, TT, TS and Gd, Gyu, Hz, four blocks 9, 10, 11, 12 level displacement (usually used schemes, for example, on the emitter follower) and two sources of reference signals 13,

14, оконечного каскада 15.14, terminal cascade 15.

К эмиттеру транзистора TI входного каскада дифференциального усилител подсоедин ютс выходы двух токовых переключателей различной проводимости, собранных на транзисторах 7б, Т& и Гд, Гц. К эмиттеру транзистора Тч входного каскада дифференциального усилител подсоедин ютс выходы двух токовых переключателей различной проводимости , собранных на транзисторах Гт, Га и Тю, 7ц. Базы транзисторов Ге и Tj токовых переключателей соединены с выходами блоков 9 и 10 смещени уровней, а базы транзисторов 9, TIQ - с выходами блоков 11 и 12 смещени уровней. Входы блоков смещени уровней соединены с выходами оконечного каскада 15. Базы транзисторов Гз и ц токовых переключателей соединены с выходами источников 13 и 14 опорных сигналов. Если ток стабилизатора тока 2 равен /, то выбирают ток стабилизаторов 3 и 4 равнымД/, где Д/ - величина , на которую допускают изменение тока в плечах входного каскада устройства при разбалансе. Разностный сигнал с входа дифференциального каскада усиливаетс до требуемого значени обычными последующими каскадами. На выходе схемы получаютс два выходных напр жени С/вых, и Увыхг Заданный диапазон изменени выходного напр жени ограничивают значением /выхтш -The outputs of two current switches of different conductivity, assembled on transistors 7b, T & are connected to the emitter of the transistor TI of the input amplifier stage of the differential amplifier. and Gd, Hz. The emitter of the transistor Tc of the input stage of the differential amplifier is connected to the outputs of two current switches of different conductivity, assembled on the transistors Gt, Ha and Ty, 7ts. The bases of the transistors Ge and Tj of the current switches are connected to the outputs of blocks 9 and 10 of the level bias, and the bases of the transistors 9, TIQ are connected to the outputs of blocks 11 and 12 of the levels bias. The inputs of the level offset units are connected to the outputs of the terminal stage 15. The bases of the Gz transistors and the current switches are connected to the outputs of the sources 13 and 14 of the reference signals. If the current of the current stabilizer 2 is equal to /, then the current of the stabilizers 3 and 4 is equal to D /, where D / is the amount by which the current in the arms of the input stage of the device is allowed to change when unbalanced. The differential signal from the input of the differential stage is amplified to the desired value by ordinary subsequent stages. At the output of the circuit, two output voltages C / O are obtained, and UViHG The specified range of output voltage is limited by the value / output -

вых maxТоковые переключатели управл ютс сигналами 1/выХ1 . t/вых, , Увых, , i/выхг вл ющимис ВЫХОДНЫМИ сигналами, которые дл обеспечени режима работы по посто нному току смещаютс на соответствующие величины . Увыхтах, i/вых mln ЯВЛЯЮТСЯ ЗНачеНИЯМИ output max Current switches are controlled by 1 / OUT1 signals. t / o, o, o, i, and o / v out are output signals that are shifted to the appropriate values for the dc operating mode. Wow, i / out mln ARE THE VALUES

диапазона изменени входного сигнала, смещенными по посто нному току на такие же величины.range of input signal, DC offset by the same magnitude.

При сравнении сигналов, отличающихс на небольщую величину, выходные сигналы t Bbixi и (/выхг наход тс в пределах заданного диапазона иWhen comparing signals that differ by a small amount, the output signals t Bbixi and (/ exhaust are within the specified range and

UU

:-- вых. вых max- в: - Ex. output max- in

вых, out

.U.U

П P

UU

вых min выхг вых mln exit min exit exit mln

следовательно транзисторы Ге, Гг, Гв, Гю закрыты , а транзисторы Га и Гц открыты. В этом случае токовые переключатели срабатывают таким образом, что транзисторы Г, Гт, Гд, Гю закрываютс , а Гв, Гц - открываютс , токи стабилизаторов тока 3, 4 протекают соответственно по транзисторам Гд, Гц, и на работу входного каскада дифференциального усилител в данном случае токовые переключатели никакого вли ни не оказывают. Если происходит разбаланс, который приводит к уходу выходных напр жений из допустимого диапазона, возникает ситуаци , когда:hence the transistors Ge, Gg, Gw, Gyu are closed, and the transistors Ha and Hz are open. In this case, the current switches operate in such a way that the transistors G, Gt, Gd, Gyu are closed, and Gu, Hz are opened, the currents of current stabilizers 3, 4 flow through the transistors Gd, Hz, respectively, and the input stage of the differential amplifier in this In this case, the current switches have no effect. If an imbalance occurs, which causes the output voltages to fall out of the allowable range, a situation arises when:

И AND

с - вых, V вых max вых, /with - out, V out max out, /

выx mln вык mln вых)you mln off mln vy)

транзисторы Гб и Гю (Гт и Гд) открываютс , и по ним начинает протекать часть токовGb and Gyu transistors (Gt and Gd) are opened, and part of the currents begins to flow through them

стабилизаторов 3, 5. Ток стабилизатора 2 в точке а делитс на две составл ющие, больша из которых в рассматриваемом случае течет по диоду Дь меньша - по Да; частьstabilizers 3, 5. The stabilizer current 2 at point a is divided into two components, most of which in this case flow through the diode Db less - on Yes; part

тока, протекающего через диод Дь проходит через транзистор Те, а друга - через Гь По транзистору Гг протекает суммарный ток через диод Дг и транзистор Гю. Схема сохран ет разность токов, протекающих через транзисторы TI и Гг не большую, чем 2Д/. При большом входном разностном сигнале весь ток / стабилизатора тока 2 протекает через диод Дь но вследствие того, что к этому моменту полностью закрылс транзистор Гв иthe current flowing through the diode Dj passes through the transistor Te, and the other through Gy. The total current flows through the transistor Gg through the diode Dg and the transistor Gyu. The circuit preserves the difference of the currents flowing through the transistors TI and Gg not greater than 2D /. With a large input difference signal, the entire current / current stabilizer 2 flows through the diode Db, but due to the fact that at this moment the transistor Gu and

открылс Гб, весь ток стабилизатора тока 3 потечет по Те, тогда ток по транзистору TI будет равным:opened GB, the entire current of the current regulator 3 will flow according to Te, then the current in the transistor TI will be equal to:

,:1- (- -Ы -- Д/. ,: 1- (- -Y - D /.

/г.V 2/ 2/г.V 2/2

По транзистору Гг потечет весь ток стабилизатора тока 4, равный:On the transistor Gg will flow the entire current of the current stabilizer 4, equal to:

/...-Д/./...-D/.

так как Гю полностью открыт, а Гц - закрыт. Диод Д2 закрыт. Следовательно, разность токов в плечах дифференциального каскада не превзойдет значени 2Д/. Это обеспечит перераспределение мощности на транзисторах в допустимых пределах. При «перекосе в противоположную сторону работа проходит аналогично .since Gyu is fully open, and Hz is closed. D2 diode is closed. Consequently, the difference of the currents in the arms of the differential cascade does not exceed the value of 2D /. This will ensure the redistribution of power in the transistors within acceptable limits. When “the bias in the opposite direction work is similar.

При возвращении сигнала в рабочую зонуWhen the signal returns to the work area

вновь:again:

вых max выхг вых max -- suxi out max max out max - suxi

вых mln выха вых mln BbiXiout mln vy out mln BbiXi

Транзисторы Гб, Гю (Г, Гэ) закрываютс , а Гв, Гц открываютс , и токовые переключатели вновь не оказывают вли ни на входной каскад дифференциального усилител .The GB, Gyu (G, Ge) transistors are closed, and the Gu, Hz are opened, and the current switches again have no effect on the input stage of the differential amplifier.

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл сравнени аналоговых сигналов , содержащее многокаскадный дифференциальный усилитель на транзисторах, входы которого соединены с источниками сравниваемых сигналов, источники опорных сигналов и источник тока, отличающеес тем, что, с целью повышени точности и расширени диапазона сравниваемых сигналов, оноA device for comparing analog signals containing a multi-stage differential transistor amplifier, the inputs of which are connected to sources of compared signals, sources of reference signals and a current source, characterized in that, in order to increase the accuracy and expand the range of compared signals,

содержит токовые переключатели, выходы которых попарно подключены к эмиттерам транзисторов входного каскада дифференциального усилител , один из входов каждого переключател тока через дополнительно введенные блоки смещени уровн соединены с выходами оконечного каскада дифференциального усилител , другой вход - с источником опорных сигналов, а источник тока подключен к эмиттерам транзисторов входного каскадаcontains current switches, the outputs of which are connected in pairs to the emitters of transistors of the input amplifier stage, one of the inputs of each current switch is connected to the outputs of the terminal stage of the differential amplifier through the additionally introduced level-shifting units, and the current source is connected to the emitters input cascade transistors

дифференциального усилител через диоды,differential amplifier through diodes,