Компаратор с автоматической настройкой

29026I

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

МПК G 05Ь 1/01

Заявлено 10. I V.1969 (№ 1320540/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Миииотрее

СССР

УДК 681.325(088.8) Опубликовано 22.Х11.1970. Бюллетень № 2 за 1971

Дата опубликования описания 10.II.!97!

†. ° q ! ч

Авторы изобретения

E. E. Худыш и В. А. Лисин

Заявитель

КОМПАРАТОР С АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКОЙ

1, Изобретение может быть использовано в цифровых электроизмерительных приборах и аналого-цифровых преобразователях.

Недостатком известных компараторов на туннельном диоде (ТД) является нестабильность порога срабатывания и отличие порога срабатывания от нуля.

Целью изобретения является устранение ошибки, вызванной нестабильностью порога срабатывания и его отличия от нуля, путем автоматической настройки на нулевой уровень срабатывания.

Для достижения этой цели в компаратор введены интегрирующая и дифференцирующие цепи и инвентирующий усилитель. Катод ТД подключен к входу инвертирующего усилителя и через интегрирующую цепь к его выходу, а через диоды и дифференцирующие цепи к выходам триггера Шмидта.

На фиг. 1 приведена схема компаратора; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Компаратор состоит из ключей 1 и 2, ограничителя 8, ТД 4, дифференцирующего усилителя б, триггера Шмидта б, двух дифференцирующих цепочек 7 с диодами 8, интегрирующей цепочки 9 и усилителя 10. Вход компаратора подключен к источнику 11 сигнала, которым может служить, например, схема вычитания опорного напряжения из измеряемого.

Величина резистора 12 равна соппотивлению цепи из включенных параллельно внутреннего сопротивления источника 11 и входного сопротивления триггера Шмидта б.

Формирование выходного импульса осуществляется ТД и дифференцирующим усилителем в момент, когда ТД переключается нз низковольтного состояния в высоковольтное. Ограничитель 13 служит для защиты ТД от перенапря>кений и деградации.

В момент переключения ток через ТД, складывающийся из тока смещения и тока сигнала, равен пиковому. Поэтому, если ток смещения выбрать равным пиковому, переключение ТД происходит в моменты, когда сигнал при уменьшении проходит через нуль.

Однако температурные и временные изменения величины пикового тока, напряжения питания, сопротивления в цепи смещения ТД, сопротивления цепей, шунтирующих ТД, де20 лают порог переключения ТД нестабильным.

Отличием предлагаемого компаратора является автоматическое поддержание тока смещения ТД, равным пиковому току в данных условиях. Как было показано, в этом случае моменты переключения ТД совпадают с моментами перехода сигнала через нуль.

В схему автоматической коррекции тока смещения входят ключи 1 и 2, триггер Шмидта б, две дифференцирующие цепочки 7, два диоЗ0 да 8, интегрирующая цепо:1ка 9 и усилитель|0, 290261

Триггер Шмидта управляет работой схемы коррекции. К стабильности порогов срабатывания триггера не предъявляется жестких требований. Необходимо только, чтобы один из порогов был больше нуля, другой — меньше нуля, а их абсолютная величина — меньше амплитуды сигнала на входе.

Предполагается, что напряжение U> (см. фиг. 2) имеет синусоидальную форму. В момент t=0 ключ 1 находится в верхнем положении, ключ 2 замкнут. Допустим, что в начальный момент ток смещения ТД меньше, пикового. Тогда переключение ТД произойдет в момент 1 позже перехода U1 через нуль.

В момент 4, когда напряжение U достигает величины нижнего порога срабатывания триггера Шмидта б, происходит переключение триггера, вследствие чего ключ 1 отключает

ТД от источника 11 и подключает его к резистору 12.

Время с момента 1 до момента 1 используется для коррекции тока смещения.

В момент t> импульс .напряжения с одного из выходов триггера через соответствующие дифференцирующую цепочку и диод возвращает ТД в низковольтное состояние. Так как по предположению, ток смещения ТД меньше пикового, после окончания действия импульса возврата U< ТД оказывается в низковольтном состоянии, транзистор усилителя 10 заперт и емкость интегрирующей цепочки 9 заряжается от источника питания — Е. Заряд емкости приводит к увеличению тока смещения ТД. Если ток смещения достигнет пикового тока, произойдет переключение ТД, однако импульс с выхода усилителя 5 не попадет в нагрузку, так как ключ 2 разомкнут.

В момент 1з напряжение UI достигает величины верхнего аорога срабатывания У„триггера Шмидта б, и ключ 1 присоединяет ТД к источнику 11. Одновременно импульс возврата ставит ТД в низковольтное состояние, после чего ТД остается в пем, поскольку в это время ток сигнала вычитается из тока смещения.

После момента t3 до моменета t< конденсатор интегрирующей цепочки всегда заряжается.

Если окажется, что ток смещения превышает пиковый, переключение ТД произойдет в момент t4 несколько раньше момента перехода напряжения UI через нуль. Тогда с момента

4 после отключения источника сигнала и окончания действия импульса возврата ТД будет находится в высоковольтном состоянии, что соответствует низкому напряжению на выходе

15 г0 г5

ЗО

50 усилителя 10 вследствие чего конденсатор интегрирующей цепи разряжается и ток смещения уменьшается. После момента 1 ТД возвращается в низковольтное состояние, что соответствует заряду конденсатора.

Таким образом, если ток смещения меньше пикового, в течение примерно полупериода (4 1з, t-„ to) сигнала конденсатор интегрирующей цепочки заряжается, тем самым увеличивая ток смещения; если же ток смещения больше пикового — в течение этого времени конденсатор разряжается, уменьшая ток смещения.

В течение второго полупериода t> t„.- сигнала конденсатор интегрирующей цепи всегда заряжается. Величины сопротивлений в цепях смещения и заряда конденсатора выбираются таким образом, что, если заряд происходит только в течение рабочих полупериодов 1з 1„.-,— ток смещения меньше пикового. Если же заряд происходит и в течение полупериодов t> 4, 4 to коррекции, и в течение рабочих полупериодов — ток смещения больше пикового. Регулирование величины тока смещения производится путем изменения соотношения числа зарядных и разрядных полупериодов коррекции.

В установившемся режиме ток смещения ТД колеблется в окрестности пикового тока, а выходной импульс — в окрестности момента перехода напряжения U> через нуль. Амплитуда этих колебаний зависит от постоянной времени интегрирующей цепи т и может быть сделана как угодно малой путем увеличения т. При т= со система регулирования тока смещения будет астатической, т. е. ток смещения будет равен пиковому.

Практически достаточно иметь т)) Т, где Т вЂ” период напряжения сигнала.

Предмет изобретения

Компаратор с а втоматической настройкой на нулевой уровень срабатывания, содержащий цепь сравнения из последовательно соединенных туннельного диода, дифференцирующего усилителя и управляемых с выхода триггера Шмидта ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены интегрирующая и дифференцирующие цепи инвертирующий усилитель, причем катод туннельного диода подключен к входу инвертирующего усилителя и через интегрирующую цепь к его выходу, а через диоды и дифференцирующие цепи к выходам триггера Шмидта, 29O26i

Фиг 1

Составитель С. И. Белан

Редактор E. В, Семанова Техред Т, П, Курилко Корректор T. А. Уманец

Изд. № 86 Заказ 158/10 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2