Сравнивающее устройство

Сравнивающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 060781 (21) 3314486/18-24 )$4) М. Кд з с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 05 В 1/01

Н 03 К 5/24

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (33) УДК 621. 374:

:5 (088.8) Опубликовано 2302,83. Бюллетень ецио 7

Дата опубликования описания 23g233 р

Ф

j (72) Авторы изобретения

E.A. Помтев, Ю.П. Прозоров и В.И. 1нляндин

:\

1 (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт (54) СРАВНИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение предназначено для оп-. ределейия знака разности между мгновенными значениями двух быстроиэменяющихся напряжений или между мгновенным значением быстроиэменяющегося напряжения и постоянным сигналом и может быть использовано в области электроиэмерительной и вычислительной техники.

Известно сравнивающее устройство, построенное на основе операционных усилителей (1 j.

Однако эти устройства обладают сравнительно небольшим быстродействием. Полоса частот входного сигнала их: также невелика, так как она ограничивается частотной характеристикой многокаскадного усилнтеля,на основе которого они построены.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, состоящее иэ дифференциального усилительного каскада, двух переключателей тока, триггера, резисторов и конденсаторов (2 ).

Однако порог чувствительности известного устройства ограничивается за счет конечного значения коэффициента усиления усилителя и характеристиками элементов триггера. Полоса частот

1входного сигнала сравнивающего устройства в значительной степени ограничивается конечной величиной постоянной времени. Если при неизменных емкос.тях увеличивать сопротивление, то чувствительность устройства повысится, однако сузится полоса частот входного сигнала. С уменьшением сопротивления расширяется полоса частот входноге сигнала, но чувствительность уменьшается. При этом чувствитель-. ность снижается не только из-за уменьшения коэффициента усиления усилителя, но и из-эа ускорения разряда емкостей.

Целью изобретения является повышение чу вствительности и расширение полосы частот входного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в сравнивающее устройство, содержащее триггер и дифференциальный усилитель, выходы которого соединены с первыми входами устройства, а токовые выходы — с информационными входами двух переключателей, первые выходы которых подключены к первым выходам соответствующих конденсаторов, вторые выводы которых подключены к шине питания, введены компаратор, два ключа, два формирователя импуль999011 сев и злемент задержки, причем выход первого формирователя импульсов через элемент задержки г1одключен к управляющим входам перекл>очателя, а вход соединен с Вторым входом устройства и с Входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющими входами ключей и с тактовым входом триггера, информационf.hIfI вход котсрого подключен к выходу компаратора, входами соединенного с первыми выходами соответствующих переключателей и с входами соответствующих ключей, выходы которых подключены к шине питания и к вторым выходBM переключателей, выходы триг- 15 гера соединены с выходом устройства.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 диаграммы работы.

Устройс.тво содержит дифференциль- 2(3 ный усилитель 1 с токовыми выходами, переключатели 2 и 3 тока, конденсаторы С, кличи 4 и 5, компаратор б,триггер 7, Формирователи 8 и 9 импульсов и элемег1т 10 задержки,. 2.5

Входные напряжения:Еодаются на входы дифференциального усилителя, ВыхОдь! TpHгг ера явлегится вь1хОдОм усе— рОAст J! а, 1СJ! ОГ1ма с-.! .1 на J:а у1ipа ВлеHи я

3 через:, :ol ми„:Ователь 8 им!1 JII oofi и элемеfiT 10 задержки соединена с управ!.Нищими входами г;с1реклю !ателеи 2 H 3, Зта же !!лемма !ерез формирователь 9 имГ1у IЬ СОН СОЕди НЕ Н са С уГ1ра ВЛЕ!ЮГЕЕИГ1И В ХО дами ключей 4 и 5 и с синхровходом триггера 7. юлю IH 4 H 5 пс1еЕключены паралл дн:- .О конденс:аторам С H ooegHнены с выходами пс реключатепей 2 и 3 и с Вхо;(,I H комг аратора б. Выход компаратоо» соединен с НКФОрггаlгионным входом т р1! I гера 7. Выхо.цные токи 4(3

ДИФ(1ЕРЕH:;ÈciJIf»fîk O УСИЛГГтЕЛЯ В ЭаВИСИмости o T HoJIo KQ HI! я переключ" телей

2 и 3 11О1аютсг! лHбО нс1 ем!<ос 1 и С,ли О HB .:IHf!У IHiò=iHHEI. уст. Ойство работает следующим обpазoм.

В исходном сос:тоянии (при 0 = 0, ф11г. 21 «ли"и 4 и 5 замкнуты, а переключате fi 2 и 3 находятся В нижнем

Выходные 5О дифферен;„".1а;i! ног ) усилителя подаются

НВШИНу!И.cJI!EнрКОНДЕНСа ОРЫСРаз ряж !If . TpH гер 7 находится н режиме хранения информации, 11оступиншей на него В ;1ред:цгущем такте. При поступ5!1

ЛИКИИ " 1ГН f!IЛ IO 1 1ПУЛЬСУ C ФОРМИРО вателя 9 им!!уJ!k сов производится размыкание ке1и1еЙ 4 5. формирователь

8 импульсое! .11Орм11рует короткий импульс стробирования с длительностью котupl.. !эрез Время задержки элемента 10 1Оступает на управляющие входы I с рс 111!и !ëòåë зй 2 и 3. Время задержки н.1е:1ента 10 должно быть доста— точным . О1<г нчакия гереходных процессов, I;.. »f:. 1гаю=1их при размь1кан1еи ключей 4 и 5. Во время действия стробирующего импульса токи с выходов дифференциального усилителя заряжают емкости. После окончания строба напряжения на входах компаратора б сохраняются почти беэ изменения на время задержки его срабатывания,так как ключи 4 и б находятся в разомкнутом состоянии.

После того как компаратор 6 сработает, импульсом с формирователя

9 импульсов, его выходной логический сигнал переписывается в триггер 7.

Одновременно замыкаются ключи 4 и 5 и схема возвращается в исходное состояние.

На фиг. 2 показаны три случая,кое да Л0 = О,h0 ) 0 иь0 < О. Здесь

t > — время задержки элемента 10,1 „,— длительность импульса на выходе формирователя 8 импульсов, г — время задержки срабатывания компаратора, время разряда емкостей

Т вЂ” период импульсов управления сравнивающего устройства. При условии симметрии схемы знак разности напряжений на входах компаратора будет Одинаков со знаком разности ее0

Благодаря тому, что напряжения на конденсаторах после окончания действия строба сохраняются достаточно долго, задер-iêà срабатывания компаратора б может быть довольнс большой, при этом можно обеспечить весьма малый порог чувствительности устройстВа,. При одинаковых условиях (Одинакс вые дифференциальные усилители, переключатели тока, емкости) поро1 чувствительности известного устpс.:: стна определяется свойствами тригг:-ра, работающего в режиме стопроцентНоН положительной обратной связи,Т .— кое построение .Во многих случаях может привести к сбоям, зависимости значения порога чувствительности ст частоты стробирования, т.е. в конечном итоге к снижению чувствительности. Порог чувствительности предлагаемого устройства при тех же условиях определяется свойствами точного, хотя и сравнительно медленного компаратора. Отсюда следует, что чувствительность предлагаемого устройства вьеше, чем у известного.

Полоса частот входного сигнала предлагаемого устройства также шире, чем у известного. Во-первых, эффект

Миллера здесь практически не сказывается, так как дифференциальный усилитель не работает в режиме усилителя напряжения.

Во-вторых, ширина полосы входного сигнал в известном устройстве в значительной степени зависит от апертурной неопределенности. Сравним известное и предлагаемое устройства по этой характеристике. Пусть на входе

999011 действует сннусоидальный разностный сигнал вида

„(1 )= U s

Погрешность, возникающая и -за апертурной неопределенности, равна

6 =usx(t) tà=ue cos tа

Максимум ее будет составлять

Е =0 шь (1) .ю

Погрешность известного устройства, возникающая из-за конечности значенияравна стр

Сравним выражения (1 ) и (2 ). Для упрощения и наглядности примем конкретные цифры. Пусть частота входного сигнала равна 1 МГц, Фстр 10 нс.

Расчет относительной погрешности по выражению (2 ) дает

Остр 0 04 и

7а же погрешность в известном устройстве может быть получена при апертурном времени 1 и0,1 нм. Или же, если принять Ф = сто, максимальная частота входного сигнала при 4, 0,04% составит 30

Е,мх- 004 MrlkТаким,образом, при погрешности др = 0,043 и ширине полосы частот ,входного сигнала, 1 МГц в известном устройстве необходимо обеспечить ф, 0,1 нс, что весьма затруднительно. В предлагаемом устройстве те же характеристики могут быть получены при сравнительно небольших требова- .4О ниях к стробирующему импульсу (стр

10 нс ).

Следовательно, при прочих примерно равных условиях предлагаемое устройство обеспечивает более широкую полосу частот входного сигнала.

Формула изобретения

Сравнивающее устройство, содержащее триггер и дифференциальный усилитель, выходы которого соединены с первыми входами устройства, а токовые выходы а информационными входами двух переключателей, первые выходы которых подключены к первым выводам соответствующих конденсаторов, вторые выводы которых подключены к шине питания, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения полосы частот входного сигнала,- в него введены компаратор, два ключа,два формирователя импульсов и элемент задержки, причем выход первого формирователя импульсов через элемент задержки подключен к управляющим входам переключателей, а вход соединен с вторым входом устройства и с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющими входами ключей и с тактовым входом триггера, инфррмационный вход ко торого подключен к выходу компаратора, входами соединенного с первыми входами соответствующих переключателей и с входами соответствующих ключей, выходы которых подключены к шине питания и к вторым выходам переключателей, выходы триггера соединены с выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шило В.Л. Линейные интеграль« ные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М., "Сов. радио", 1979.

2. Бахтиаров. Г.Д. и др. Аналогоцифровые преобразователи. М., "Сов. радио,,1980, с. 115-121 (прототип).

999011

%=V

"с

Составитель В.Грибова

Редактор В.Иванова Техред Е.Харитончик Корректор В.Бутяга

Заказ 1154/70 Тираж 872 Подписной

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4