Устройство сравненияbv^:: шшt~ 1 еc-j'-i

374575

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 15ЛЧ.1971 (№ 1647626/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 2 0.111.1973. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 31 V.1973

М, Кл. G 05b,1/01

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Мииистрое

СССР

УДК 621.317.32(088.8) Авторы изобретения

Ю. В. Блинков, А. А. Жадаев, Е. А. Ломтев и В. М. Шляндин

Пензенский политехнический институт

Заявитель

УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. В частности, оно может быть использовано в приборах измерительной техники, в вычислительной технике и т. д.

Важнейшими характеристиками указанных устройств являются: стабильность порога срабатывания и отпускания, малый гистерезис, т. е. разность уровней срабатывания и отпускания и быстродействие.

Известно устройство сравнения, содержащее несимметричный балансный усилитель, выход которого подключен к усилителю, построенному на транзисторах с различным типом проводимости и охваченному положительной обратной связью.

Измеряемое напряжение и напря>кение сравнен»я подаются на базы несимметричного бала»снего усилителя, предназначенного для выделе»»я и усиления разности между ними.

Г1рп нерагснстве этих напряжений на,выходе несимметричного балансного усилителя появляется iñ""èëñíí ÿ разность, которая вызывает

«срабатыва»не» или «отпускание» последующего усилителя с положительной обратной свя ью. Положительная обратная связь увеличиваег быстродействие схемы сравнения, Но также увеличивает ее гистерезис, так как за счет положительной обратной связи «отпускание» схемы яре изойдет при другом соотношении между измеряемым сигналом и напряжение» сравнен>.я. Чем больше величина полонеитель»ой обратной связи, тем больше гистерсзис схемы сравнения.

Целью изобретения является уменьшен»е

5 гистерез иса срабатывания устройства сравнения.

Согласно изобретению выход выходного усилителя устройства сравнения через резистор соединен с базой транзистора стабилизатора

10 тока, а один из резисторов делителя напряже. ния зашунтирован конденсатором.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — диаграмма напряжений.

15 Устройство состоит из несимметричного балансного усилителя на транзисторах Т, и Те со стабилизатором тока на транзисторе Та в цепях эмиттеров транзисторов Т1 и Т и усилителя, построенного на транзисторах Т, и Т5

20 с различным типом проводимости и охваченного положительной обратной связью через сопротивление Ði. Измеряемое напряжение U, подается на базу транзистора Т, а напряжение сравнения, задающее опорный уровень

25 Uorr на базу транзистора Tz несимметричного балансного усилителя, выходное напряжение которого представляет усиленную разность измеряемого и опорного напряжения.

Источник тока на Та служит для стабилизации

30 коллекторных токов транзисторов Т и Т2.

374575

Если )1„начинает превышать У,,) (строчка

1, фиг. 2) (U,) U„,), то транзистор Т) подзакрывается, Это вызывает перераспределение токов между транзисторами Т) и Т и ведет к большему открыванию транзистора Т,. Коллекторный ток транзистора Т2 увеличивается, создавая большее падение напряжения на сопротивлении R . Потенциал коллектора транзистора Т2 и соответственно базы транзистора Т5 становится положительным относительно эмиттера транзистора Т5, который начинает открываться. Это вызовет открывание транзистора Т4, так как на базу его поступает отрицательное )напряжение от Е2 через открывшийся

Т5. Открывание Т4 вызовет уменьшение отрицательного напряжения на его коллекторе, которое передается через сопротивление R) положительной обратной связи (ПОС) на базу

Т:., в.)зывая еще большее открывание Т5. Процесс развивается лавинообразно, и усилитель скачком переходит в состояние, когда Т„. и Т» открыты. Для ускорения этого процесса сопротивление ПОС R) неооходимо уменьшать.

При открытых Т5 и Т, напряжение на выходе усилителя U„„,-,=0. Будем считать, что устройство сравнения «сработало». При дальнейшем ув.личепии U, U«T) закрыт, а Т.. открыт.

При уменьшении U,. относительно UÄ (U,. (U„,) Т) начинает открываться, а Т подзакрываться. Уменьшение коллекторного тока трачзистора Т2 вызовет некоторое подзакрывание T„-. Однако закрывание Т, произойдет при другом, меньшем, коллекторном токе Т»> и, следовательно, при другом соотношении напряжений U,. и U (U.,-(U„,) (строчка 1, фиг. 2), так как на базу Т5 поступает ток положительной обратной связи через R), и его влияние необходимо компенсировать уменьшением коллекторного тока Т.. При дальнейшем уменьшении коллекторного тока Т транзистор Т5 начнет закрываться. Это закрывание вызовет закрывание Т4. Ток положительной обратной связи уменьшается и вызывает еще большее закрывание Т,. Процесс закрывания развивается также лавинообразно — усилитель переходит в закрытое состояние U »»»- — F . Будем считать, что произошло «отпускание», Следовательно, уровни сраоатывания и отпускания не равны и определяют гистерезис устройства сравнения, На фиг. 2, строчка 1 показаны уровни срабатывания U,p и отпускания U„„-. при синусоидальном напряжении U, На строчке 2, фиг. 2 показано выходное напряжение

)1,„„устройства сравнения для этого случая.

Для устранения гистерезиса устройства сравнения, т. е. чтобы уровни срабатывания и отпускания были непосредственно близки, необходимо после его срабатывания устранить действие ПОС в усилителе на Т4, Т .

4

В предлагаемом устройстве это достигается введением запаздывающей отрицательной обратной связи (OOC) с помощью сопроти вления Rg и конденсатора C). Рассмотрим действие запаздывающей ООС. П; сть U„(U,„. В зто:,) слу)ае Т) открыт, Т, Т4 и Т5 закрыты.

На выходе усилителя Т4, T„отрицательное напряжение Ugbf, = — EQ Зто напряжение, действуя через сопротивление OOC Rq, совместно с напряжением делителя на Лл и Rq задает определенный (расчетный) ток стабилизатора тока на Т:).

При U,.) U,„óñòðîéñ)ao сравнения сработает. Hpè этом U„„,,;=0. Этот перепад напряжения с задержкой, определяемой постоянной времени т==йзС), передается на базу Т,, что вызоь т уменьшение проходящего через него тока. В результате будет уменьшен коллекторный ток Т-,. У.леньшение коллекторного тока Т через Rq компенсирует увеличение тока через Rg за счет 170С через сопротивление R).

Поэтому схема сравнения будет отпускать при напряжении U,, U„,, Если увеличение тока через R за счет I?OC через R) не полностью компенсируется уменьшением коллекторного тока Т, за счет ООС через Rq, то в схеме остается некоторый гистерезис. Если компенсация пслная, получается безгистерезисное устройство сравнения.

При превышении OOC над ПОС в схеме возникают автоколебания с частотой, определяемой временем запаздывания ООС за счет т=+3 C). Ширина зоны автоколебаний зависит от величины превышения OOC над ПОС и может быть сведена до минимума. На фиг. 2, строчка 8 показаны уровни срабатывания и отпускания устройства сравнения, когда гистсрезис очень мал. На строчке 4, фиг. 2 показан график выходного напряжения устройства сравнения для этого случая.

Диод Д) улучшает фронты и форму выходного напряжения устройства сравнения. Диоды Д и Ä служат для защиты от пробоя по базовым цепям транзисторов Т„и Т4.

Предмет изо6)рет ения

Устройство сравнения, содержащее несимметричный балансный усилитель на транзисторах, в цепь эмиттеров которых включен стабилизатор тока на транзисторе, база которого соединена с делителем напряжения на резисторах, и выходной усилитель с положительной обратной связью на транзисторах различного типа проводимости, отличающееся тем, что, с целью уменьшения гистерезиса характеристики срабатывания, выход выходного усилителя через резистор соединен с базой транзистора стабилизатора тока, а один из резисторов делителя напряжения зашунтирован конденсатором.

374575

Составитель С, Белан

Техред Т. Ускова

Корректор 3. Тарасова

Редактор Н. Белявская

Заказ 1558/5 Изд. № 379 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2