МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ СРАВНЕНИЯ

Многофункциональный элемент сравнения относится к электротехнике и может быть использован для осуществления срабатывания различных устройств с учетом воздействующих внешних факторов (объемное расширение, изменения температуры среды, лучевое воздействие) по любому функциональному закону. Предлагаемый многофункциональный элемент сравнения позволяет решить задачу достижения высокой стабильности устройств.
Известен элемент сравнения, содержащий транзистор, база которого соединена с резистором и опорным элементом, а также делитель, соединенный с общей шиной первым выводом, а второй вывод делителя является входом элемента сравнения, причем коллектор транзистора является выходом элемента сравнения (ав. св. СССР N301698, кл. G 05 Р 1/56, 1969).
Недостатком этого элемента сравнения является не эффективное использование усилительных свойств транзистора, так как делитель нагружается не малым базовым, а большим эмиттерным током транзистора, что ведет к ухудшению эффективности срабатывания элемента сравнения и необходимости использовать более низкоомный делитель, ухудшающий экономичность элемента сравнения. Также недостатком данного элемента сравнения является его низкая термостабильность, то есть имеет место уход напряжения срабатывания при изменении температуры окружающей среды, поскольку для получения высокой термостабильности в этом элементе сравнения температурный коэффициент напряжения (ТКН) опорного элемента должен быть достаточно близок по абсолютной величине ТКН база-эмиттерного перехода транзистора и противоположен ему по знаку, но опорных
элементов с подобным ТКН не существует. А существующие опорные элементы имеют большой разброс величин ТКН.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению - прототипом -является элемент сравнения (патент РФ №2078373 от 21.01.93 г., кл. 6 G 05 F 1/56). Элемент сравнения содержит делитель, опорный элемент, первый и второй транзисторы, коллектор первого из которых соединен с выходной клеммой, база - с эмиттером второго транзистора и опорным элементом, а через первый резистор со вторым выводом делителя и общей шиной, база второго транзистора соединена с третьим выводом делителя, коллектор с эмиттером первого транзистора и через второй резистор с опорным элементом и входной клеммой.
Прототип имеет общие с заявленным устройством признаки:
- два транзистора;
- опорный элемент;
- делитель;
- два резистора.
Недостатком такого элемента сравнения является отсутствие возможности компенсации воздействия на устройство различных дополнительных факторов (например: объемное расширение, температурное изменение среды, лучевое воздействие и др.).
Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности, достижение высокой стабильности устройств за счет учета всех воздействующих на него факторов.
Поставленная цель достигается тем, что в многофункциональный элемент сравнения, содержащий делитель, опорный элемент, первый и второй транзисторы, коллектор первого из которых соединен с выходной клеммой, база - с эмиттером второго транзистора и опорным элементом, а через первый резистор со вторым выводом делителя и общей шиной, база второго транзистора соединена со средним выводом делителя, коллектор с эмиттером первого транзистора и через второй резистор с опорным элементом и входной клеммой, введен модуль компенсации, первый вывод которого соединен с
входной клеммой, опорным элементом и вторым резистором, а второй с первым выводом делителя.
Заявляемое устройство иллюстрируется следующими графическими материалами:
Рис.1 - электрическая схема многофункционального элемента сравнения;
u
Рис.2 - зависимость коэффициента усиления устройства (К) от температуры.
Многофункциональный элемент сравнения (рис.1) содержит модуль компенсации 1, соединенный одним выводом с делителем, состоящим из резисторов 2 и 3, а другим - с опорным элементом (светодиод) 4 и резистором 6. Опорный элемент 4 соединен с резистором 5, а также с эмиттером транзистора 7 и базой транзистора 8. База транзистора 7 соединена с третьим выводом делителя. Резистор 6 соединен одним выводом с коллектором транзистора 7 и эмиттером транзистора 8. Выводы резисторов 3 и 5 соединены с общей шиной. Коллектор транзистора 8 соединен с резистором 9, а второй вывод резистора 9 подключен к источнику питания.
Многофункциональный элемент сравнения работает следующим образом. При подаче напряжения на вход многофункционального элемента сравнения формируются два сигнала. Первый сигнал поступает через модуль компенсации 1 на делитель, который состоит из резисторов 2 и 3, а далее он поступает на базу транзистора 7. Второй сигнал поступает через опорный элемент 4 на резистор 5, на базу транзистора 8 и эмиттер транзистора 7. Сигналы с транзисторов 7 и 8 суммируются, а затем с коллектора транзистора 8 сигнал управления поступает на выходную клемму Uвых.
При возникновении воздействующих на устройство внешних факторов, таких как изменение температуры окружающей среды, объемное расширение, лучевая энергия и др., модуль компенсации учитывает эти воздействия и вносит корректировку, при этом сигнал на выходной клемме выдает необходимые изменения. Модуль компенсации может представлять собой оптопару, датчик Холла, тензорный датчик, датчики электрических и физических величин.
Например, если необходимо устранить влияние температуры на коэффициент усиления устройства, то в элемент сравнения включается термозависимый модуль с отрицательной характеристикой, позволяющий скомпенсировать уход коэффициента усиления устройства и приблизить его к величине, соответствующей температуре например 20°С, что и поясняет рис.2.
u
Из рисунка видно, что включение модуля термокомпенсации значительно уменьшает уход коэффициента усиления устройства как на +50°С, так и на минус 50°С, причем, при необходимости можно осуществлять небольшую перекомпенсацию К, так и недокомпенсацию, что часто необходимо на практике.
На рис.2 показан линейный характер термокомпенсации, хотя при необходимости можно включать модули, позволяющие реализовать квадратичный характер компенсации или любой другой.
Предлагаемый многофункциональный элемент сравнения может быть использован в различных схемах сравнения, срабатывания, пуска, в стабилизаторах напряжения, генераторах синусоидальных сигналов, усилителях с регулируемым коэффициентом усиления, измерительной технике для измерения электрических и физических величин.