Быстродействующий компаратор амплитуды напряжения импульсов на логической цифровой микросхеме

Быстродействующий компаратор амплитуды напряжения импульсов на логической цифровой микросхеме

Реферат

Изобретение относится к цифровой технике.

Цель изобретения - создание компаратора амплитуды напряжения импульсов со временем переключения, определяемым задержкой элемента используемой логической цифровой микросхемы.

Существующие микросхемы компараторов напряжения с выходными параметрами ТТЛ или КМОП - К521СА5, К597СА2 (Справочник разработчика и конструктора РЭА элементная база Книга 1, страница 103, Москва, 1993) имеют время задержки прохождения сигнала не менее 10 нс и уступают по этому параметру базовому элементу логической цифровой микросхемы, выполненной по технологии КМОП или ТТЛ, например КР1554ЛН1 или К530ЛН1 (СПРАВОЧНИК А.В.Нефедов ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ И ИХ ЗАРУБЕЖНЫЕ АНАЛОГИ * Каталог, издательское предприятие РадиоСофт, Москва, 2001).

Большой разброс входного напряжения переключения элемента микросхемы, находящегося в диапазоне крайних рабочих значений входных напряжений, и его нестабильность не позволяют использовать логическую цифровую микросхему в качестве компаратора напряжения. Задачу можно решить, если определить напряжение переключения элемента конкретной микросхемы.

Для реализации быстродействующего компаратора амплитуды напряжения импульса использованы свойства логической цифровой КМОП или ТТЛ микросхемы - малое значение изменения входного напряжения, необходимого для полного переключения элемента микросхемы, примерно 0,2 В, и идентичность входных характеристик элементов логической цифровой микросхемы, размещенных на одной подложке (в одном корпусе).

Предложенный быстродействующий компаратор амплитуды напряжения импульсов содержит два элемента НЕ одной логической цифровой микросхемы, отличающейся тем, что к входу первого элемента НЕ цифровой микросхемы подключен резистор 4 RC фильтра и резистор 7, второй вывод которого подключен к выходу этого элемента цифровой микросхемы. К RC фильтру подключен делитель напряжения на резисторах 5 и 6. Средняя точка делителя напряжения подключена к входу второго элемента НЕ микросхемы и выводу разделительного конденсатора 2.

На первом элементе микросхемы выполнен определитель входного напряжения переключения конкретной микросхемы, на втором элементе - компаратор амплитуды напряжения входных импульсов.

На чертеже представлена электрическая схема быстродействующего компаратора амплитуды напряжения положительных импульсов.

На чертеже изображены:

1 - вход быстродействующего компаратора амплитуды напряжения импульсов;

2 - разделительный конденсатор;

3 - конденсатор RC фильтра;

4 - резистор RC фильтра;

5, 6 - резисторный делитель, определяющий значение напряжения компарирования амплитуды входных импульсов;

7 - резистор обратной связи первого элемента НЕ цифровой микросхемы;

8 - два логических элемента НЕ цифровой микросхемы;

9 - выход быстродействующего компаратора амплитуды напряжения импульсов;

+U - вывод для подключения питающего напряжения цифровой микросхемы;

OV - общий вывод цифровой микросхемы.

Быстродействующий компаратор амплитуды напряжения импульсов работает следующим образом. Резистор 7, включенный между выходом и входом первого логического элемента НЕ цифровой микросхемы, переводит его в режим генератора, причем на входе элемента НЕ установится напряжение порога переключения микросхемы с небольшой переменной составляющей. Учитывая идентичность значения напряжения переключения элементов в цифровой микросхеме, положительный импульс на входе 1 переключит второй элемент НЕ цифровой микросхемы, если амплитуда импульса превысит суммарное значение падения напряжения на резисторах 4 и 5.

Для реализации быстродействующего компаратора амплитуды напряжения отрицательных импульсов резистор 6 необходимо подключить к шине +U.

К достоинствам устройства относятся высокое быстродействие и необходимость одного источника питающего напряжения.

Быстродействующий компаратор амплитуды напряжения импульсов - два элемента НЕ логической цифровой микросхемы, отличающийся тем, что на вход первого элемента НЕ микросхемы подключены резистор обратной связи и резистор RC фильтра, второй вывод резистора обратной связи подключен к выходу первого элемента НЕ микросхемы, второй вывод резистора RC фильтра подключен к конденсатору RC фильтра и первому резистору делителя напряжения из двух резисторов, причем второй вывод конденсатора RC фильтра подключен к общему выводу микросхемы, средняя точка делителя напряжения подключена к входу второго элемента НЕ микросхемы и второму выводу разделительного конденсатора, вывод второго резистора делителя напряжения подключен к общему выводу микросхемы при компарировании амплитуды напряжения положительных импульсов или к выводу напряжения питания микросхемы при компарировании амплитуды напряжения отрицательных импульсов, первый вывод разделительного конденсатора является входом компаратора амплитуды напряжения импульсов, выход второго элемента НЕ микросхемы является выходом компаратора амплитуды напряжения импульсов.