Патент ссср 411429
4И429
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Совоэ Советских
Социалистииеских
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
М. Кл. G 05b 1/01
Заявлено 12Х1.1972 (№ 1794875/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 15Л.1974. Бюллетень ¹ 2
Дата опубликования описания 31.V.1974
Гасударственный комитет
Совете Министров ГССР па делам изобретений и открытий
УДК 681.325(088.8) ВЯТИЧ
Авторы изобретения П. М. Сиверский, Ю. Н. Рухлядев, О. В, Марченко и В. И. Заболотный
Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ
Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено в аналого-цифровых преобразователях и других аналоговых устройствах измерительноинформационных систем.
Известная схема сравнения на базе дифференциального усилителя представляет собой бал ансный дифференциальный каскад, собранный на транзисторах и стабилизаторе тока.
Известное устройство имеет следующие недостатки:
1. Большой температурный дрейф, возникающий вследствие саморазогрева транзисторов при разбалансе входных сигналов.
2. Пробой перехода база — эмиттер одного из транзисторов, если разность сравниваемых напряжений превосходит допустимое обратное напряжение транзистора (порядка единиц вольт), что ограничивает диапазон измеряемых сигналов.
С целью повышения точности и расширения диапазона сравниваемых сигналов, предлагаемое устройство содержит токовые переключатели, выходы которых попарно подключены к эмиттерам транзисторов входного каскада дифференциального усилителя, один из входов каждого переключателя тока через дополнительно введенные блоки смещения уровня соединены с выходами оконечного каскада дифференциального усилителя, другой вход — с источником опорных сигналов, а источник тока подключен к эмиттерам транзисторов входного каскада дифференциального усилителя через диоды.
Такое подсоединение дает возможность осуществить принудительное перераспределение токов в плечах входного дифференциального каскада, которое обеспечивает небольшой
1р разбаланс на выходе первого каскада при значительном разностном входном сигнале и относительное соответствие температурных режимов транзисторов.
На чертеже представлена схема ус1ройства
1s для сравнения аналоговых сигналов.
Входной каскад устройства состоит из дифференциального каскада 1 на транзисторах
Т1 и Т2, трех стабилизаторов тока 2, 3, 4 на транзисторах Т>, Т4, Т>, четырех токовых пе2> реключателей 5, 6, 7, 8 на транзисторах Тв, Т7, Тв и Tg, T», Т1ь четырех блоков 9, 10, 11, 12 смещения уровня (применяются обычно схемы, например, на эмиттерном повторителе) и двух источников опорных сигналов 13, 2s 14, оконечного каскада 15.
К эмиттеру транзистора Т, входного каскада дифференциального усилителя подсоединяются выходы двух токовых переключателей различной проводимости, собранных на транзо зисторах Тв, Тв и Те, Тп. К эмиттеру транзи411429
65 стора Т2 входного каскада дифференциального усилителя подсоединяются выходы двух токовых переключателей различной проводимости, собранных на транзисторах Т7, Та и Т», Т». Базы транзисторов Т6 и Т7 токовых переключателей соединены с выходами блоков 9 и 10 смещения уровней, а базы транзисторов
Т„Т» — с выходами блоков 11 и 12 смещения уровней. Входы блоков смещения уровней соединены с выходами оконечного каскада 15.
Базы транзисторов Т8 и Т«токовых переключателей соединены с выходами источников 13 и 14 опорных сигналов. Если ток стабилизатора тока 2 равен 1, то выбирают ток стаби1 лизаторов 3 и 4 равным — — Л1, где Л1 — ве2 личина, на которую допускают изменение тока в плечах входного каскада устройства при разбалансе. Разностный сигнал с входа дифференциального каскада усиливается до требуемого значения обычными последующими каскадами. На выходе схемы получаются два выходных напряжения У,„и Un„tx, . Заданный диапазон изменения выходного напряжеНИЯ ОГРанИЧИВаЮт ЗНаЧЕНИЕМ U Bbtx nnn хы
1/ вых шах.
Токовые переключатели управляются сигнаты кы тю х ы/
ЛаМИ U вых,, 1/ BbIx и Bblx вых, яВЛяЮщимися выходными сигналами, которые для обеспечения режима работы по постоянному току смещаются на соответствующие величины. U x, a, U xmin являются значениями диапазона изменения входного сигнала, смещенными по постоянному току на такие же величины.
При сравнении сигналов, отличающихся на небольшую величину, выходные сигналы
U âûx, И UBbix, НаХОДЯтСЯ В ПРЕДЕЛаХ ЗаДаНного диапазона и
U// вых max вых, вых max вых, а тг
//
Вых min Вых, Вых min Вых1 следовательно транзисторы T„T, Ts, Tip закрыты, а транзисторы Тв и Т«открыты.
В этом случае токовые переключатели срабатывают таким образом, что транзисторы ТВ, Т7, T„T» закрываются, а Тз, Т 1 — открываются, токи стабилизаторов тока 3, 4 протекают соответственно по транзисторам Ts, T«, и на работу входного каскада дифференциального усилителя в данном случае токовые переключатели никакого влияния не оказывают.
Если происходит разбаланс, который приводит к уходу выходных напряжений из допустимого диапазона, возникает ситуация, когда: выхтах(вых.„(выхлопах(вых,) вых mtn вых,(вых mtn вых,) транзисторы Т6 и Т» (Т7 и Te) открываются, и по ним начинает протекать часть токов
35 стабилизаторов 3, 5. Ток стабилизатора 2 в точке а делится на две составляющие, большая из которых в рассматриваемом случае течет по диоду Д» меньшая — по Д2., часть тока, протекающего через диод Дь проходит через транзистор Ts, а другая — через Т«По транзистору Т протекает суммарный ток через диод Д и транзистор Т». Схема сохраняет разность токов, протекающих через транзисторы Т1 и Т2 не большую, чем 2Л1. При большом входном разностном сигнале весь ток 1 стабилизатора тока 2 протекает через диод Д» но вследствие того, что к этому моменту полностью закрылся транзистор Т> и открылся Тб, весь ток стабилизатора тока 3 потечет по Ts, тогда ток по транзистору Т, будет равным:
1т, = 1 — — — 1) = — + 1.
/ 1 I
, 2 ) 2
По транзистору Т потечет весь ток стабилизатора тока 4, равный;
1т, — 1 а
2 так как Т» полностью открыт, à T» — закрыт.
Диод Д закрыт. Следовательно, разность токов в плечах дифференциального каскада не превзойдет значения 2Л1. Это обеспечит перераспределение мощности на транзисторах в допустимых пределах. При «перекосе» в противоположную сторону работа проходит аналогично.
При возвращении сигнала в рабочую зону вновь: вых max вых., вых max вых, >11 U > U а
U, „„„(U „x; U, (U
Транзисторы Т6, Т» (T7, Т9) закрываются, а Тз, Т«открываются, и токовые переключатели вновь не оказывают влияния на входной каскад дифференциального усилителя.
Предмет изобретения
Устройство для сравнения аналоговых сигналов, содержащее многокаскадный дифференциальный усилитель на транзисторах, входы которого соединены с источниками сравниваемых сигналов, источники опорных сигналов и источник тока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона сравниваемых сигналов, оно содержит токовые переключатели, выходы которых попарно подключены к эмиттерам транзисторов входного каскада дифференциального усилителя, один из входов каждого переключателя тока через дополнительно введенные блоки смещения уровня соединены с выходами оконечного каскада дифференциального усилителя, другой вход — с источником опорных сигналов, а источник тока подключен к эмиттерам транзисторов входного каскада дифференциального усилителя через диоды, 411429
Составитель И. Шелипова
Техред 3. Тараненко Корректор Л. Новожилова
Редактор Б. Нанкина
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1203/8 Изд. № 1155 Тираж 760 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5
