Высокочастотный компаратор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано , например, в устройствах переработки информации. Целью изобретения является повышение быстродействия компаратора при одновременном его упрощении . Поставленная цель достигается за счет введения новых функцио

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4031403/24-21 (22) 26.02 ° 86 (46) 07.05.88. Бюл. 1 17 (?5) Б.Б.Иванов (53) 6?1.374.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1239681, кл. Г 05 В 1/01, 1986.

Авторское свидетельство СССР

Р 617772, кл. Г 05 В 1/01, 1979.

„„SU„„1394423 А1 (gg 4 Н 03 К 5/26, Г 05 В 1/01 (54) ВЬ1СОКОЧАСТОТНЫЙ KOMIIAPATOP (») Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в устройствах переработки информации. Целью изобретения является повышение быстродействия компаратора при одновременном его упрощении. Поставленная цель достигается за счет введения новых Аункцио1394423 нальных связей и. дополнительного вве" дения схемных элементов. Высокочастотный компаратор содержит схемные стандартные элементы, показанные на чертеже, триггер 1, выполненный на двух транзисторах 22 и 23 и работаю щий в режиме релаксационных автоколебаний. Триггер вырабатывает фронтальные импульсы положительной полярности, которые поступают на выходную клемму, а также пилообразное напряжение, формирующееся в эмиттерно-базоI вой цепи транзистора 22. Дозирование энергии, накопленной в магнитном лоле индуктивности 6, а также введение отрицательной обратной связи обеспечивают активность формирующего элемента в триггере 1 при формировании лавинного фронта выходного импульса. Это повышает скорость его нарастания, в результате чего повышается выходная частота, быстродействие предложенного компаратора и его информационная емкость. 2 з.п. A-лы, 1 ил.

Изобретение относится к импульсноь технике и может быть использовано, например, в устройствах переработки информации.

Целью изобретения является повышение быстродействия компаратора при одновременном его упрощении..

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема компаратора.

Высокочастотный компаратор содержит триггер 1, вход питания которого соединен с первой шиной 2 питания, первую входную шину 3, соединенную через первый диод 4 с первым выводом

5 индуктивного элемента 6, второй вывод 7 которого соединен через второй диод 8 с второй входной шиной 9, гоединенной с первым выводом третьего диода 10, первая входная шина 3 соединена с первым выводом четвертого диода 11, транзистор 12, эмиттер которого соединен с второй шиной 13 пита.ния, первый резистор 14, первый вывод которого соединен с первой обкладкой 25 первого конденсатора 15. Эмиттер транзистора соединен с третьим выводом 16 индуктивного элемента 6, база — с вторым выводом третьего 10 и четвертого 11 диодов, коллектор — с первым выводом первого резистора 14,второй вь1вод которого соединен с первой ши" ной 2 питания, второй вывод первого конденсатора 15 соединен с первым входом триггера 1, второй вход которого соединен с четвертым выводом 17 ин" дуктивного элемента 6.

Триггер 1 содержит второй 18, третий 19, четвертый 20, пятый 21 резистори, второй 22 и третий 23 транзисторы, эмиттер второго транзистора 22 соединен с вторым входом триггера 1, через второй резистор 18 — с эмиттером третьего транзистора 23, коллектор которого через третий резистор

19 соединен с коллектором второго транзисто, а 22, который через четвер- . тый резистор 20 соединен с базой третьего транзистора 23, эмиттер которого через пятый резистор 21 соединен с базой второго транзистора 22, которая соединена с первым входом триггера 1.

Компаратор также содержит шестой резистор 24 и второй конденсатор 25, первая обкладка которого соединена с второй шиной питания, вторая — с третьей входной шиной 26 и первым выводом шестого резистора 24, второй вывод которого соединен с первым входом триггера 1.

Компаратор работает следующим об- разом.

Триггер 1, собранный на транзисторах 22 и 23, работает в релаксационном автоколебательном режиме и вырабатывает фронтальные импульсы положительной полярности, поступающие на выходную клемму, а также пилообразные напряжения, формирующиеся в эмиттерно-базовой цепи транзистора 22 при перезарядке конденсатора 15 через источник питания по цепи, замыкающейся через резисторы 14, 21 и 18 и индуктивный элемент 6. Ири некоторой фазе перезаряда конденсатора 15 величина напряжения, запиряющего эмиттерно3

139442 базовый переход транзистора 22, становится соизмеримой со средней величиной работы выхода основных носителей, обладающих достаточной энергией теплового движения для преодоления

5 потенциального барьера. Преодолевшие потенциальный барьер основные носители вызывают флюктуационные токи в коллекторной цепи транзистора 22, проходящие через резистор 19, складываясь с базовым током смещения транзистора 23, проходящий через резисторы 19 и 20, модулируя последний. В эмиттерной цепи транзистора 23 возни- 15 кают усиленные флюктуационные токи прямой фазы, проходящие через резистор 18 и коммутируемые элементом 6 индуктивности (витками с выводами 7 пренебрегают за их малостью). Приме- 20 нение закона "трех вторых кинетической теории дает зависимость между концентрацией носителей, преодолевшими потенциальный барьер в единицу времени, т.е. током базы и величиной 25 этого барьера, выражаемую формулой (П 11 ) з/s (1) где Т. — ток базы; — напряжение эмиттер-база;

У, — величина потенциального барь- 30 ера, для преодоления которого кинетической энергии теплового движения основных носителей недостаточно.

Следствием закона (1) является зависимость эЕ то = н (2) при условии t3 — const; Z„ — const; где — передаточный коэффициент;

7.„ — коллекторная нагрузка;

К„ — коэффициент усиления по напI ряжению.

В соотношении (2) не учитывается проводимость транзистора и U является запирающим.

Из формулы (2) следует, что при перезаряде конденсатора 15 коэффициент усиления отпирающегося транзистора 22 параболически возрастает и при 0 некоторой фазе передаточный коэффициент обратной связи (передаточная о.с.) достигает критического значения, после чего начинается лавинное наРастание коллекторного тока в транзисторе 22, переключающее на себя базовый ток транзистора 23 и прерывающее его эмиттерный ток, проходящий через резистор 18 и коммутируемый

4 элементам 6 индуктивности. ПротивоЭДС, стремящаяся удержать ток в элементе 6, переключает последний на эмиттер транзистора 2 с одной сторо- . ны через базовый переход, отпирая транзистор и замыкаясь по цепи конденсатор 15, резистор 14, источник питания, с другой стороны — через коллектор и резистор 19, складываясь с ЭДС источника питания. Отрицательная о.с., действующая с эмиттера транзистора 23 через резистор 21 на базу транзистора 22, повышает дифференциальное сопротивление последнего прохождению через эмиттер коммутационного тока элемента 6 индуктивности, что вызывает возрастание противоЭДС в элементе 6, увеличивая скорость нарастания лавинного процесса и обеспечивая гармоничность его спада по исчерпании энергии магнитного поля элемента б индуктивности, после чего прекращается базоцый ток транзистора

22, пошедший на заряд конденсатора

15. Зарядившийся конденсатор 15 образовавшейся на его обкладках разностью потенциалон запирает транзистор 22 и открывает транзистор 23, восстановив коммутационный ток элемента 6, после чего начинается перезарядка конденсатора 15 через источник питания, так как em зарядка произошла от независимой ат него 3)1C. Перезарядка происходит до момента наступления критической фазы, после чего генерация последующего импульса повторяется.

Входная разность электрических потенциалон поступает на шины 3 и 9 от двух независимых источников, встречно поданных, общая точка приложения которых существенного значения не имеет . 11Ротивофазные флюктуационные ЭДС, наведенные в элементе 6 (выводы 5, 16 и 7), при критических фазах перезаряда конденсатора 15 прикладываются к эмиттерно †базово переходу транзистора 12 через прямые переходы диодов: либо диады 18 и 11, либо диоды

4 и 10 и при нулевой входной разности . потенциалов на шинах 3 и 9 токи чеРез эмиттерно-базовый переход транзистора 12 ат флюктуационных ЭДС, наведенных в обмотках (выводы 15, 16, 7) взаимно уничтожаются вследствие нелинейной симметрии замыкающих эти токи цепей. Изменение состояний потенци- " альных переходов диодов 8 и !1 в одном направлении, а диодов 4 и 10 в

1394423

3. Компаратор по п. 1, о т л и—

@ о р м у л а и з о б р е т е н и я ч à lo Ul, и и с я тем, что в него вне= дени шестой резистор и второй кон1. Высокочастотный компаратор, со- денсатор, первая обкладка которого

45 держащий триггер, вход питания кото- соединена с ниной питания, вторая— рого соединен с шиной питания, пер- с третьей входной шиной и первым выную входную шину, соединенную через водом шестого резистора, второй ныперный диод с первым выводом индук- вод которого соединен с первым входом тинного элемента, второй вывод кото- триггера.

Составитель A.Ãîðáà÷åâ

Редактор О.Головач Техред Л.Сердюкова

Корректор В. Бутяга

Заказ 2237/55 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 другом под воздействием величины и направления электрических потенциалов на шинах 3 и 9 ведет к выделению на эмиттерно-базовом переходе транзисто5 ра 12 передаточных напряжений либо в фазе флюктуационных ЭДС выводов 16 и 17 либо выводов 5 и 16. Передаточные напряжения, усиленные коллекторным током и снятые с резистора 14, прикладываются через конпенсатор 15 к базе транзистора 22. На эмиттернобазовом переходе транзистора 22 про исходит сложение передаточных напряжений, действующих в эмиттерной и ба- 15 зоной цепях. Образовавшаяся суммарная передаточная о.с., управляясь входной разностью электрических потенциалов на шинах 3 и 9, управляет выходной частотой..Электрический сигнал, поступивший через шину 26 компенсируюцего входа на накопительный конденсатор

25, прикладывается через резистор 24 к базе транзистора 22, смещая его рабочую точку и изменяя выходную часто- 25 ту, адекватно разности электрических сигналов на шинах 9 и 3.

Дозирование энергии, накопленной в магнитном поле индуктинности, пошедшей на создание ЭДС, дополнительной к ЭДС источника питания, а также введение отрицательной обратной связи обеспечивают активность формирующего элемента в триггере 1 при формировании лавинного фронта выходного им" пульса, что повышает скорость его нарастания и гармоничность перехода на обратный процесс, в результате чего повышается выходная частота (для компаратора означает повышение его быст- 4 родействия и информационной емкости). рого соединен через второй диод с второй входной шиной, соединенной с первым выводом третьего диода, первая входная шина соединена с первым выводом четвертого диода, транзистор, эмиттер которого соединен с шиной питания, первый резистор, первый вывод которого соединен с первой обкладкой конденсатора, отличающийся тем, что, с целью понышения быстродействия компаратора при одновременном его упрощении, эмиттер транзистора соединен с третьим выводом индуктивного элемента, эмиттер транзистора соединен с третьим выводом.индуктивного элемента, база — с вторыми выводами третьего и четвертого диодов, а коллектор — с лервым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с шиной питания, а второй вывод второго конденсатора соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с четвертым выводом индуктивного элемента.

2. Компаратор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что триггер выполнен н> втором и третьем транзисторах, эмиттер второго транзистора соединен с вторым входом триггера, через второй резистор — с эмиттером третьего транзистора, коллектор которого через третий резистор соединен с коллектором второго транзистора, который через четвертый резистор соединен с базой третьего транзистора, эмиттер которого через пятый резистор соединен с базой второго транзистора, которая соединена с первым входом триггера.