SU999011A1 - Сравнивающее устройство - Google Patents

Description

(54) СРАВНИВАЮЩЕЕ УСТРОЯСТВО

Изобретение предназначено дл  оп ределени  знака разности между мгновенными значени ми двух быстроизмен ющихс  напр жений или между мгновенным значением быстроизмен ющёгос  напр жени  и посто нным сигналом и может быть использовано в области электроизмерительной и вычислительной техники.

Известно сравнивающее устройство, построенное на основе операционных усилителей 1 .

Однако эти устройства обладают сравнительно небольшим быстродействием . Полоса частот входного сигнала их; также невелика, так как она ограничиваетс  частотной характеристикой многокаскадного усилител ,на основе которого они построены

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство , состо щее из дифференциального усилительного каскада, двух переключателей тока, триггера, резисторов и конденсаторов С23.

Однако порог чувствительности известного устройства ограничиваетс  за счет конечного значени  коэффициента усилени  усилител  и характеристиками элементов триггера. Полоса частот

входного сигнала сравнивающего устройства в значительной степени ограничиваетс  конечной величиной посто нной времени. Если при неизменных емкост х увеличивать сопротивление, то чувствительность устройства повыситс , однако сузитс  полоса частот входного сигнала. С уменьшением сопротивлени  расшир етс  полоса частот входноге сигнала, но чувствительность уменьшаетс . При этом чувствитель-ность снижаетс  не только из-за уменьшени  коэффициента усилени  усилител , но и из-за ускорени  разр да емкостей .

Целью изобретени   вл етс  повышение ч вствительности и расширение полосы частот входного сигнала.

Claims (2)

1. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в сравнивающее устройство, содержащее триггер и дифференциальный усилитель , выходы которого соединены с первыми входами устройства, а токовые выходы - с информационными входами двух переключателей, первые выходы которых подключены к первым выходам соответствующих конденсаторов, вторые выводы которых подключены к шине питани , введены компаратор, 30 два ключа, два формировател  импульсов и элемент задержки, причем выход первого формировател  импульсов чере алемен задержки подключен к управл ющим входам переключател , а вход соеддинен с вторььм входом устройства и с Входом второго формировател  импульсов , выход которого соединен с управл ющими входами ключей и с тактовым входом триггера, информацион1 .ЫЙ вход которого подключен к выходу компаратор а, входами соединенного с первыми выходами соответствующих переключателей и с входами соответствующих ключей, выходы которых подключены к шине питани  и к вторы1 { выходам переключателей, выходы триггера соединены свыходом устройства. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 диаграммы работы. Устройство содержит дифференци1 ль ный усилитель 1 с токовыми выходами переключатели 2 и 3 тока, конденсато ры С, ключи 4 и 5, компаратор 6/триг гер 7, формирователи 8 и 9 импульсов и элемент 10 задержки. Входные напр жени  подаютс  на входы дифференциального усилител , выходы триггера  вл ютс  выходом yci ройстаа , Клемма сигнала управлени  U.y через :;ю1-)миг-ователь 8 имггульсов и элемент 10 )жки соединена с управл  0 щими входами переключгггелей 2 и З.Эта же ;слемма через фop v1иpoвaтeль 9 импульсов соеддинена с управл ющими вхо дами ключей 4 и 5 и с синхровходом триггера 7. Ключи 4 и 5 поддключены параллельно конденсаторам С и соединены с .ами пс:рек; ючателей 2 и и с вход..л-.к компараторе 6. Выходд ком паратора соединен с информационным входом три1гера 7. Выходные токи дифферен1-;иал1..1ого усилител  в завис мости от положени  пере1слючателей 2 и 3 подаютс  либо на емкости С,лиЗо на питстни . работает следующим об состо нии (при Uy О 4 и 5 замкнуты, а пер 3 наход тс  в нижнем по схеме положении. Выходные токи дифферен;;иапьного усилител  подаютс на шину питани , конденсаторы С раз р жен . Триггер 7 находитс  в режим хранени  информации, поступившей на него в .1дущем такте. При поступ лении сигнала по г шульсу с формиро вател  9 им.чульсов производитс  раз мыкание слючей 4 и 5. Формирователь 8 импульсов формирует короткий импульс стробкровани  с длительностью ,r котор|.й через врем  задержки элемента 10 поступает на управл ющи входы пере1(лрча1-елей 2 и 3. Врем  з держки элемента 10 должно быть дост точным д.чч патнчани  г ереходных про цессов, гк::1п;:каюь-;их при paзIvIыкaнии ключей 4 и 5. Во врем  действи  стробирующего импульса токи с выходов дифференциального усилител  зар жают емкости. После окончани  строба напр жени  на входах компаратора б сохран ютс  почти без изменени  на врем  задержки его срабатывани ;так как ключи 4 и 6 наход тс  в разомкнутом состо нии. После того как компаратор б сработает , импульсом с формировател  9 импульсов, его выходной логический сигнал переписываетс  в триггер 7. Одновременно замыкаютс  ключи 4 и 5 и схема возвращаетс  в исходное состо ние . На фиг. 2 показаны три случа ,когда ли 0,ди О иди 0. Здесь t - врем  задержки элемента 10,t(pдлительность импульса на выходе формировател  8 импульсов, .t - врем  задержки срабатывани  компаратора. емкостей разр да TQ - период импульсов управлени  сравнивающего устройства. При условии симметрии схемы знак разности напр жений на входах компаратора буддет одинаков со знаком разности Л U . Благодар  тому, что напр жени  на конденсаторах после окончани  действи  строба сохран ютс  достаточно долго, задер-чка срабатывани  компаратора 6 может быть довольно большой, . при этом можно обеспечить весьма малый порог чувствительности ycTpoi cTва„ При одинаковых услови х (одинако вые дифференциальные усилители, переключатели тока, емкости) порох чувствительности известного устро; ства определ етс  свойствами триггера , работающего в режиме стопроцентной положительной обратной св зк, построение .во многих случа х может привести к сбо м, зависимости значени  порога чувствительности от частоты стробировани , т.е. в конечном итоге к снижению чувствительности . Порог чувствительности предлагаемого устройства при тех же услови х определ етс  свойствами точного,хот  и сравнительно медленного компаратора . Отсюда следует, что чувствительность предлагаемого устройства выше, чем у известного. Полоса частот входного сигнала предлагаемого устройства также шире, чем у известного. Во-первых, эффект Миллера здесь практически не сказываетс , так как дифференциальный усилитель не работает в режиме усилител  напр жени . Во-вторых, ширина полосы входного сигнала в известном устройстве в значительной степени зависит от апертурной неопределенност . Сравним известное и предлагаемое устройства по этой характеристике. Пусть на входе действует синусоидальный разностный бигнал вида U(i).t, Погрешность, возникающа  и:-за апертурной неопределенности, равна M -t-to. Максимум ее будет составл ть с, . Погрешность известного устройств возникающа  из-за конечности значен t, равна , (Сравним выражени  (1) и (2). Дл  упрО1аени  и нагл дности примем конк ретные цифры. Пусть частота входног сигнала равна 1 МГц, Ю не. Расчет относительной погрещности по выражению (2 ) дает ,04%. Га же погрешность в известном ус ройстве может быть получена при апе турном времени -tpCuO, нм. Или же, если прин ть а максимальна  частота входного сигнала при «fa 0,04% составит JP.CMMru. Таким,образом, при погрешности fa - 0,04% и ширине полосы частот входного сигнала,1 МГц в известном устройстве необходимо обеспечить id 0,1 НС, что весьма затруднител но. В предлагаемом устройстве те же характеристики могут быть получены при сравнительно небольших требовани х к стробирующему импульсу (t-.ro « 10 нсХ, Следовательно, при прочих пример но равных услови х предлагаемое уст ропство обеспечивает более широкую полосу частот входного сигнала. Формула изобретени  Сравниваквдее устройство, содержащее триггер и дифференциальный усилитель , выходы котороЬо соединены с первыми входами устройства, а токовые выходы о информационными входами двух переключателей, первые выходы которых подключены к первым выводам соответствующих конденсаторов , вторые выводы которых подключены к шине питани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности и расширени  полосы частот входногоСигнала,- в него введены компаратор, два ключа,два формировател  импульсов и элемент задержки , причем выход первого формировател  импульсов через элемент задержки подключен к управл ющим входам переключателей, а вход соединен с вторым входом устройства и с входом второго формировател  импульсов, выход которого соединен с управл ющими входами ключей и с тактовым входом триггера, информационный вход кo торого подключен к выходу компаратора , входами соединенного с первыми входами соответствующих, переключателей и с входами соответствующих ключей , выходы которых подключены к шине питани  и к вторым выходам переключателей , выходы триггера соединены с выходом устройства. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Шило В.Л. Линейные интегргшьные схемы в ргвдиоэлектронной аппаратуре , М., Сов. радио, 1979.
2. 2.Вахтиаров Г.Д. и др. Аналогоцифровые преобразователи. М., Сов. радио-,, 1980, с. 115-121 (прототип).

   и.

   01

   Ue(

   fjL

   tp

   ,-Uz

   TO

   temp

   C

   /

   L

   I r (.,

   Uc7Ua ) {UU70}

   a

   t