Компаратор

 

КОМПАРАТОР, содержащий операционный усилитель, транзистор,диод и резисторы, при этом инвертирующий и неинвертирукиций входы операционного усилителя через резисторы соединены соответственно с источником опорного напряжения и источником входного-сигнала, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и помехоустойчивости компаратора, в него введен ис точник управляющего напряжения и конденсатор, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через диод с коллектором транзистора, база которого соединена с источником управляющего напряжения и через резистор - с общей шиной , а эмиттер соединен через резис о тор с выходом операционного усилите- (з ;ля и через конденсатор - с отрица (Л тельной шиной источника питанид. а f эо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (f% (И), 3(Я). Н 03 К 5 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3408595/18-21 (22) 16.03.82 (46) 30.12.83. Вюл. У 48 (72) В.С. Калмыков и Л.Г. Бокан (71) Научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого машиностроения

Харьковского завода Электротяжмаш им. В.И. Ленина (53) 621.375.4(088.8) (56) 1. Шило В.JI. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. N. Сов.радио,1979, с. 210, рис. 4.37.

2. Патент США 9 3760195, кл. 307-235, 1973 (прототий) . (54)(57) KONffAPATOP, содержащий операционный усилитель, транзистор, диод и резисторы, при этом инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя через резисторы соединены соответственно с источником опорного напряжения и источником входного-сигнала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и помехоустойчивости компаратора, в него введен источник управляющего напряжения и конденсатор, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через диод с коллектором транзистора, база которого соединена с источником управляющего напряжения и через резистор — с общей шиной, а эмиттер соединен через резистор с выходом операционного усилите- Я ля и через конденсатор — с отрицательной шиной источника питание.

1064448

Изобретение относится к элементам систем автоматики и предназначено для сравнения двух однополярных сигналов. Оно может быть использовано в устройствах автоматики в качестве сравнивающего релейного элемента.

Известны компараторы сигналов, выполненные на основе операционных усилителей; в которых для создания гистерезисных свойств используется положительная обратная связь с выхода операционного усилителя на его неинвертирующий вход (1) ..

Однако компараторы имеют недостаточную помехоустойчивость.

Наиболее близким к предлагаемому l5 является компаратор, содержащий операционный усияитель, транзистор, диод и резисторы, при этом инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя через резисторы 2О соединены соответственно с источником опорного напряжения и источником входного сигнала, выход операционного усилителя соединен через резистор с базой транзистора, коллектор которого подключен к положи,тельной шине источника питания, а эмиттер через последовательную цепь из диода и резистора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя (2) .

Недостатки известного устройства заключаются в том, что при подаче питания на схему на выходе опера- ционного усилителя возможен кратковременный переходный процесс, обусловленный неидентичностью темпов нарастания положительного и отрицательного напряжений источников питания операционного усилителя. Этот переходный процесс при включении 40 устройства выражается обычно в кратковременном всплеске (изменении знака) выходного напряжения операционного усилителя, при этом могут открыться ключевые элементы, включен- 45 ные в цепи положительной обратной связи, и заблокировать устройство.

Этот эффект наиболее опасен в компараторах, работающих в режиме самоблокировки (защелки), т.е. тогда, когда выходной сигнал устройства не изменяется после срабатывания независимо от изменения уровня входных сигналов. Кроме того, наличие высокочастотных помех в цепях входных сигналов также может привести к .ложным срабатываниям компаратора.

Цель изобретения — повышение надежности и помехоустойчивости устрой- ства ° 60

Поставленная цель достигается тем, что в компаратор, содержащий операционный усилитель, транзистор, диод и резисторы, у которого инвертирующий и неинвертирующий входы

65 операционного усилителя через резисторы соединены соответственно с источником опорного напряжения и источником входного сигнала, введен источник управляющего напряжения и конденсатор, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через диод с коллектором транзистора, база которого соединена с источником управляющего напряжения и через резистор — с общей шиной, а эмиттер соединен через резистор с выходом операционного усилителя и через конденсатор — с отрицательной шиной источника питания.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого компаратора °

Компаратор содержит источник 1 опорного сигнала, который через резистор 2 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 3.

Источник 4 входного сигнала подключен через резистор 5 к неинвертирующему входу операционного усилителя

3. К выходу операционного усилителя

3 подключен резистор б, который соединен с эмиттером транзистора 7 и конденсатором 8, другая обкладка которого соединена с отрицательной шиной источника 9 питания. База транзистора 7 соединена через резистор 10 с общей шиной, а коллектор через диод 11 — с неинвертирующим входом операционного усилителя 3.

Компаратор содержит также положительную шину 12 источника питания.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, если напряжение входного сигнала меньше напряжения опорного сигнала, На выходе компаратора присутствует отрицательное напряжение, примерно равное напряжению питания операционного усилителя. При этом транзистор

7, включенный по схеме с общей базой, закрыт выходным отрицательным напряжением операционного усилителя

3. Так как транзистор 7 закрыт, цепь положительной обратной связи разорвана.

В момент равенства входного и опорного сигналов операционный усилитель 3 переходит в другое устойчивое состояние и íà его выходе появляется положительное напряжение, примерно равное напряжению питания.

При этом положительное напряжение на выходе операционного усилителя

3 открывает транзистор 7 и операционный усилитель оказывается охваченным глубокой положительной обратной связью. При этом на выходе компаратора поддерживается положительное напряжение даже при уменьшении входного сигнала до нуля. Таким образом, 1064448

Составитель Ш. Шаряпов

Редактор A. Курах ТехредЛ.Пилипенко Корректор A. Зимокосов

Заказ 10360/58 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 компаратор работает в режиме самоблокиров ки (или э ащелки) .

Возвращать схему в исходное состояние можно путем подачи положительного запирающего напряжения на базу транзистора 7, цепь положительной обратной связи при этом разрывается и схема возвращается в исходное состояние.

Диод 11 служит для устранения влияния источника входного сигнала на режим работы компаратора.

В момент включения источников питания, возникающий на выходе операционного усилителя кратковременный импульс положительной полярности не 15 вызывает отпирания транзистора 7, так как в момент включения начинается заряд конденсатора 8 от источника 9 с постоянной времени, опреде- ляемой резистором 6.и конденсатором

8. Прй этом на базоэмиттерном переходе транзистора 7 возникает запирающее отрицательное напряжение, I уменьшающееся по экспоненциальному закону. В установившемся режиме конденсатор 8 разряжен до напряжения, равного разности между напряжением питания и напряжением насыщения на выходе операционного усилителя.

При этом положительные импульсы на выходе операционного усилителя

3, возникающие s результате импульсных помех в цепи входного сигнала, также не вызывают срабатывания защелки, так как конденсатор 8 в момент возникновения положительных импульсов на выходе операционного усилителя 3 заряжается от источника

9 и транзистор 7 также заперт отрицательным напряжением.

Технико-экономический эффект, до- стигаемый при применении предлагаемого технического решения, заключается в повышении надежности и помехоустойчивости разрабатываемой аппа.ратуры, выражающийся прежде всего .в исключении ложных срабатываний.