Многопороговый кмоп-компаратор тока

 

Изобретение может быть использовано для построения кодирующих преобразователей , а также в контрольно-измерительных блоках автоматики. Цель изобретения - расширение диапазона измерения при сохранении точности. Многопороговый КМОПкомпаратор тока содержит N п-канальных МОП-транзисторов 1 -... - N, дополнительный п-канальный МОП-транзистор 3, N-1 р-канальных .МОП-транзисторов 2-1...2-(N-1). генератор 4 опорного тока , источник 5 измеряемого тока и токовое зеркало 6. Предложенное функциональное соединение элементов схемы, а также то, что все п-канальные МОП-транзисторы выполнены одинаковыми и имеют равные мощности рассеивания, позволяет достичь высокой идентичности их параметров, а следовательно , высокой точности установки опорных токов. Это позволяет выполнять компаратор тока со значительно большим числом порогов и рас1иирить диапазон измерения токов. I ил. С SS -о § со о со ю 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1309288

А1 (50 4 Н 03 К 5/24, G 06 В 1/О) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ (2! ) 3946717/24-21 (22) 16.08.85 (46) 07.05.87. Бюл. № 17 (71) Одесский политехнический институт (72) И. В. Ковальков (53) 621.374.5 (088.8) (56) Контрольно-измерительная техника.

Экспресс-информация. 1984, № 18, с. 22 — 24. (54) МНОГОПОРОГОВЫЛ КМОП-КОМПАРАТОР ТОКА (57) Изобретение может быть использовано для построения кодирующих преобразователей, а также в контрольно-измерительных блоках автоматики. Цель изобретения расширение диапазона измерения при сохранении точности. Многопороговый КМОПкомпаратор тока содержит N и-канальных

МОП-транзисторов 1 — 1...! — N, дополнительный и-канальный МОП-транзистор 3, N — 1 р-канальных МОП-транзисторов

2 — 1...2 — (N — 1) . генератор 4 опорного тока, источник 5 измеряемого тока и токовое зеркало 6. Предложенное функциональное соединение элементов схемы, а также то, что все и-канальные МОП-транзисторы выполнены одинаковыми и имеют равные мощности рассеивания, позволяет достичь высокой идентичности их параметров, а следовательно, высокой точности установки опорных токов. Это позволяет выполнять ком паратор тока со значительно большим числом порогов и расширить диапазон измерения . токов. 1 ил.

1309288

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения кодирующих преобразователей, а также в контрольно-измерительных блоках автоматики.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения тока при сохранении точности за счет возможности увеличения числа порогов.

На чертеже представлена принципиальная схема многопорогового КМОП-компаратора тока.

Предлагаемый ком паратор тока содержит N п-канальных МОП-транзисторов

1 — 1 —:1 — N, стоки которых являк>тся выходами устройства, истоки подключены к шине нулевого потенциала, соединенной с затворами N — 1 р-канальных МОП-транзисторов 2 — 1 —:2 — (N — 1), включенные истокстоками соответственно между стоками соседних п-канальных МОП-транзисторов

1 — 1 —:1 — N, а затворы всех и-канальных

МОП-транзисторов 1 — 2 —:1 — N соединены со стоком дополнительного и-канального

МОП-транзистора 3, затвор которого соединен с затвором первого и-канального

МОП-транзистора l— - I, а исток — с шиной нулевого потенциала, при этом сток дополнительного и-канального МОП-транзистора 3 соединен с выходом генератора 4 опорного тока, а источник 5 измеряемого тока подключен к истоку первого и-канального

МОП-транзистора 1 — 1 через токовое зеркало б, выполненное на р-канальных МОПтранзисторах 7 и 8.

Устройство работает следующим образом.

Выходной ток 1„ генератора 4 опорного тока с помощью токовых зеркал, .образованных дополнительным транзистором 3 и и-канальными МОП-транзисторами 1 — 1 —: —:1 — N, размножается, образуя N одинакоoHopHb1x ToKoB lap = 1оп, = 1., = 1.„» . Измеряемый ток I>, отражаясь с помощью токового зеркала 6, протекает к точке соединения стока транзистора 1 — 1 и истока транзистора 2 — 1.

При I„= 0 все п-канальные транзисторы 1 — 1-; — 1 — N оказываются в режиме насыщения, и на выходах устройства устанавливаются низкие потенциалы, т. е. нулевые.

Все р-канальные МОП-транзисторы 2 — 1 —: —:2 — (N — 1) заперты, поскольку их пороговые напряжения значительно больше напряжений сток-исток насыщенных МОП-транзисторов 1 — 1 —:1 — N. При нарастании ток первоначально весь протекает через стокисток МОП-транзистора 1 — 1. Но до тех пор, пока 1„ 1.-,, транзистор 1 — 1 остается в насыщенном состоянии, и на выходах компаратора сохраняются нули. Транзистор 1 — 1 выходит из насыщения и переходит в активную область работы, когда I„достигает значения Iin — — 1.„. Это приводит к резкому нарастанию напряжения исток-сток транзистора 1 — 1, равного напряжению затвористок транзистора 2 — 1.

Когда это напряжение превысит пороговые значения напряжения на затворе транзистора 2 в 1, равного нескольким вольтам, транзистор 2 — 1 отпирается, открывая путь для протекания избыточного тока (,— I . Ha первом выходе устанавливается «1», т. е. вы1О сокий потенциал равный пороговому напряжению транзистора 2 — 1.

При дальнейшем нарастании l„разностный ток 1„— 1, <-I,„протекает через истоксток транзистора 2 — 1 и сток-исток транзистора 1 — 2. Когда I„достигает значения

1рп + I, p 21«, на втором выходе компаратора также устанавливается высокий потенциал «1», так как транзистор 1 — 2 выходит из режима насыщения и отпирает транзистор 2 — 2. Аналогичным образом происходит отпирание следующих р-канальных

МОП-транзисторов и переход в активный режим работы и-канальных МОП-транзисторов при дальнейшем нарастании измеряемого тока 1„.

Таким образом, при протекании тока j

25 10 -1„ .()+ 1) I.„на первом, втором, j-м выходах ком паратора устанавливается

«1», а на остальных выходах присутствует

«0». Ток 1„ преобразуется в единичный унитарный код.

Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве все и-канальные МОП-транзисторы выполняются одинаковыми и имеют равные мощности рассеивания, достигается высокая идентичность их параметров, а следовательно, высокая точность установки опорных токов. Это позволяет выполнять ком и а ратор тока со значительно большим числом порогов и расширить диапазон измерения тока.

Кроме того, в предлагаемом устройстве за счет снижения величин опорных токов можно повысить чувствительность компаратора, 4п определяемую минимальными значениями токов 1оп, = I « = 1цд 1цд»

Чувствительность же известного многопорогового КМОП-компаратора тока, определяемая разностью пороговых уровней ком45 паратора I,„, < I, < I,„,, ограничена точностью выполнения неодинаковых с возрастающей мощностью рассеивания транзисторов токовых зеркал опорного тока.

Формула изобретения

Многопороговый КМОП-компаратор тока, содержащий N п-канальных МОП-транзисторов, стоки которых являются выходами, истоки подключены к шине нулевого по55 тенциала, затворы всех п-канальных МОПтранзисторов, кроме первого, соединены со стоком дополнительного и-канального МОПтранзистора, затвор которого соединен с

1309288

Составитель H. Маркин

Редактор Л. Лангазо Техред И. Верес Корректор A. Зимокосов

Заказ l 448/54 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 затвором первого п-канального МОП-транзистора, а исток — с шиной нулевого потенциала, генератор опорного тока, N — 1 р-канальных МОП-транзисторов, источник измеряемого тока и токовое зеркало, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения тока при сохранении точности, между стойками соседних п-канальных МОП-транзисторов последовательно включены соответственно исток-стоки р-канальных транзисторов, затворы KoTophlx подключены к шине нулевого потенциала, выход генератора опорного тока соединен со стоком допол интел ьного п-канального

МОП-транзистора, а выход источника измеряемого тока подключен через токовое зеркало к стоку и-канального МОП-транзистора.