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Dokumentenidentifikation DE3740138C2 23.08.1990
Titel Elektronischer Komparator
Anmelder Hartmann & Braun AG, 6000 Frankfurt, DE
Erfinder Theis, Karlheinz, 6115 Münster, DE
DE-Anmeldedatum 26.11.1987
DE-Aktenzeichen 3740138
Offenlegungstag 08.06.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.08.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.08.1990
IPC-Hauptklasse G01R 17/02
IPC-Nebenklasse H03K 17/30   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Komparator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Komparator ist bekannt aus der Zeitschrift "Elektronik, H 12, S. 120 vom 13.06.1986. Der Umschaltpunkt des Komparators wird durch Widerstände bestimmt, die einen Teil des Ausgangspegels eines Differenzverstärkers durch positive Rückkopplung auf einen Eingang zurückkoppeln. Die Einstellung der Hysterese und des Kippverhaltens sind von Schwankungen der Versorgungsspannung abhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Komparator der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Kippverhalten, das heißt dessen Schalt- und Rückschaltpunkt, unabhängig ist von Schwankungen der Versorgungsspannung, sowie eine Beeinflussung des Einganges vor Durchschreiten des Schaltpunkts zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Komparators ist in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren Einzelheiten und Vorteilen anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur zeigt einen elektronischen Komparator mit einem Differenzverstärker V, dessen einem Eingang E1 eine veränderliche Spannung Ue und dessen zweitem Eingang E2 eine Referenzspannung Ur zugeführt ist. Der Komparator ist eine Schaltungsanordnung mit zwei stabilen Lagen, wobei beide Lagen jeweils einem Ausgangspegel am Ausgang A des Differenzverstärkers V entsprechen. Aus dem negativen Ausgangspegel des Differenzverstärkers wird über ein mit dem nicht invertierenden Eingang E2 verbundenes Mitkopplungsnetzwerk S die Rückschaltschwelle gewonnen. Zu diesem Zweck ist das Mitkopplungsnetzwerk über eine Diode D1 mit dem Ausgang A verbunden.

In der Schaltung sind nur die zum Verständnis der Schaltung notwendigen Schaltungselemente dargestellt. Das Mitkopplungsnetzwerk besteht aus einer Z-Diode D2 in Reihe mit einem Widerstand R2 zur Strombegrenzung durch die Z-Diode. Ferner besteht es aus einem Schalttransistor T, dessen Basis-Emitter-Strecke in Reihe mit einem Emitter-Widerstand R1 liegt und beide der Z-Dioden D2 parallel geschaltet sind und dessen Kollektor an den nicht invertierenden Eingang E2 des Differenzverstärkers V angeschlossen ist.

Zunächst sperrt die Diode D1 und verhindert eine Beeinflussung der Spannung am Eingang E2. Überschreitet im dargestellten Ausführungsbeispiel die veränderliche Spannung Ue die Referenzspannung Ur derart, daß der Eingang E1 positiver ist als der Eingang E2, so liegt am Ausgang A des Differenzverstärkers V ein negativer Ausgangspegel an. Dies entspricht dem Durchschreiten des Schaltpunkts. Die Diode D1 leitet. Der Transistor T liefert einen eingeprägten Strom, der am Eingang E2 vorbei in den Widerstand R3 zur Referenzspannungsquelle Ur fließt und dessen Größe im wesentlichen von der Spannung Uz an der Z-Diode D2 und dem Wert des Emitter-Widerstandes R1 bestimmt ist. Der Komparator befindet sich in einer stabilen Lage. Die Hysterese des Komparators wird festgelegt durch den Spannungsabfall am Widerstand R3. Ist der Widerstand R3 als veränderlicher Widerstand ausgebildet, dann kann die Hysterese des Komparators dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden. Die Rückschaltung in die andere stabile Lage erfolgt, wenn die Spannung Ue die Referenzspannung Ur vermindert um den Betrag des Spannungsabfalles am Widerstand R3 unterschreitet. Durch die Stabilisierung des vom Mitkopplungsnetzwerkes S gelieferten Stromes werden die Schaltschwellen des Komparators und somit dessen Hysterese stabilisiert. Die Schaltschwellen sind damit unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung und der Eigenschaft des Differenzverstärkers, nicht exakt an den Versorgungsspannungspegeln ±Ub zu schalten.


Anspruch[de]
  1. 1. Komparator mit einem Differenzverstärker (V), dessen invertierendem Eingang (E1) eine veränderliche Spannung (Ue) und dessen nicht invertierendem Eingang (E2) von einer externen Quelle eine Referenzspannung (Ur) über einen Widerstand (R3) zugeführt ist, mit einem Mitkopplungsnetzwerk (S), das über eine Diode (D1) mit dem Ausgang (A) des Differenzverstärkers (V) leitend verbunden ist, wenn der Ausgang negativ ist und welches einen Strom zum nicht invertierenden Eingang liefert, der über den Widerstand (R3) zur Quelle der Referenzspannung (Ur) fließt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. - der Widerstand (R3) ist einstellbar und
    2. - das Mitkopplungsnetzwerk (S) liefert bei leitender Diode (D1) einen konstanten Strom, der (bei leitender Diode (D1)) zum Verbindungspunkt zwischen dem einstellbaren Widerstand (R3) und dem nicht invertierenden Eingang (E2) fließt.
  2. 2. Komparator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Mitkopplungsnetzwerk mit folgenden Schaltungsmerkmalen:
    1. - eine Z-Diode (D2) liegt in Reihe mit einem Widerstand (R2) und bildet einen Spannungsteiler, der bei leitender Diode (D1) mit dem Ausgang (A) des Differenzverstärkers (V) verbunden ist,
    2. - parallel zur Z-Diode (D2) ist die Emitter-Basis-Strecke eines Schalttransistors (T) und ein Emitter-Widerstand (R1) geschaltet, dessen Emitter über den Emitter-Widerstand (R1) an dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Z-Diode (D2) und der Diode (D1) angeschlossen ist und dessen Kollektor mit dem nicht invertierenden Eingang (E2) des Differenzverstärkers (V) verbunden ist und
    3. - die Größe des konstanten Stromes, der über den Kollektor in den nicht invertierenden Eingang (E2) fließt, ist von der Spannung (Uz) an der Z-Diode (D2) und dem Wert des Emitter-Widerstandes (R1) bestimmt.






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