一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，包括比較器單元、電壓采樣單元、基準電壓單元、防止誤觸發(fā)單元和輸出單元，防止誤觸發(fā)單元的輸出端和比較器單元的輸出端連接于輸出單元的輸入端，輸出單元的輸出端用于連接后級驅(qū)動電路；防止誤觸發(fā)單元的輸入端和輸出單元的輸出端均連接有比較器工作電壓源VCC。通過設(shè)定輸出單元同相輸入端的電壓作為比較器動作的門檻電壓，有了門檻電壓的限制，可以抑制電壓毛刺對比較器輸入端的影響，這樣只有正常的信號電壓才能讓比較器動作，有效防止了由于基準電壓不準確導(dǎo)致的比較器誤觸發(fā)。
【專利說明】—種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及模擬電路、數(shù)字電路等【技術(shù)領(lǐng)域】中的邏輯判斷保護電路，具體涉及一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路。

【背景技術(shù)】
[0002]電壓比較器可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等，利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波，將一個采樣電壓信號與一個基準電壓相比較的電路，比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為高低電平，當(dāng)輸入電壓的差值增大或減小時，其輸出保持恒定。
[0003]比較器直接比較兩個輸入端的量，如果同相輸入大于反相，則輸出高電平，否則，輸出低電平。也就是說，電壓比較器的輸入是線性量，輸出是開關(guān)量，也即高低電平。
[0004]簡單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，在硬件系統(tǒng)上電的過程中，被測對象的電壓信號、采樣回路的工作電壓、比較器基準電壓的建立時間存在差異，可能在基準電壓還沒建立起來的時候，比較器已經(jīng)投入工作，這個時候被測對象的電壓信號進入比較器輸入端與基準電壓進行比較，由于基準電壓此時的電壓值并不準確，導(dǎo)致比較器誤觸發(fā)。
[0005]因此需要一種能夠防止現(xiàn)有比較器誤觸發(fā)的輸出電路，達到降低甚至杜絕比較器誤觸發(fā)的情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0006]本實用新型針對上述【背景技術(shù)】存在的問題，提供一種可以防止比較器誤觸發(fā)的電路，減少電壓毛刺對比較器輸入端的影響，防止在基準電壓還完全建立起來的時候，由于基準電壓不準確導(dǎo)致的比較器誤觸發(fā)防止。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，包括比較器單元、電壓采樣單元和基準電壓單元，電壓采樣單元的輸入端連接于直流母線，基準電壓單元由比較器工作電壓源VCC供電，電壓采樣單元和基準電壓單元的輸出端連接在比較器單元的輸入端，比較器單元的輸出端通過電阻連接比較器工作電壓源VCC，還包括防止誤觸發(fā)單元和輸出單元，防止誤觸發(fā)單元的輸出端和比較器單元的輸出端連接于輸出單元的輸入端，輸出單元的輸出端用于連接后級驅(qū)動電路；防止誤觸發(fā)單元的輸入端和輸出單元的輸出端均通過電阻器連接比較器工作電壓源VCC。
[0009]較佳地，防止誤觸發(fā)單元包括復(fù)合三極管，復(fù)合三極管包括PNP三極管Q2和NPN三極管Q1，在三極管Q2的基極和三極管Ql的發(fā)射極之間連接有穩(wěn)壓管ZD3，三極管Q2的發(fā)射極接地并與三極管Ql的集電極之間依次串接有電阻R17和穩(wěn)壓管ZD4 ；電阻R17連接于穩(wěn)壓管ZD4的一端為防止誤觸發(fā)單兀的輸出端,穩(wěn)壓管ZD3連接于三極管Ql發(fā)射極的一端為防止誤觸發(fā)單元的輸入端；三極管Q2的基極還通過電阻R15接地，三極管Ql的發(fā)射極還通過電容C5接地。
[0010]較佳地，輸出單元包括輸出運算放大器U2，輸出運算放大器U2的同相輸入端通過電容C6接地，輸出運算放大器U2的同相輸入端用于連接防止誤觸發(fā)單元的輸出端，輸出運算放大器U2的反相輸入端用于連接比較器單元的輸出端。
[0011]較佳地，比較器單元包括由比較運算放大器U1、電阻R14和二極管Dl構(gòu)成的遲滯比較電路，串接的電阻R14和二極管Dl設(shè)置在比較運算放大器Ul的同相輸入端和輸出端之間，比較運算放大器Ul的同相輸入端和反向輸入端之間連接有電容C4，比較運算放大器Ul的同相輸入端用于連接基準電壓單元，比較運算放大器Ul的反相輸入端用于連接電壓采樣單元。
[0012]較佳地，電壓采樣單元包括數(shù)個串聯(lián)的降壓限流電阻，電壓采樣單元的輸出端通過濾波器接地。
[0013]較佳地，濾波器包括并聯(lián)的電容Cl和電阻R8。
[0014]較佳地，基準電壓單元包括穩(wěn)壓管ZDl和可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2，穩(wěn)壓管ZDl的負極端通過降壓電阻R9連接比較器工作電壓源VCC，穩(wěn)壓管ZDl的正極端接地，穩(wěn)壓管ZDl并聯(lián)有電容C2，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的正極端連接于基準電壓單元的輸出端，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的負極端通過電阻R13連接基準電壓單元的輸出端，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的負極端還通過降壓電阻RlO與穩(wěn)壓管ZDl的負極端連接，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的可調(diào)腳和正極端之間連接有調(diào)節(jié)電阻R12，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的可調(diào)腳和負極端之間連接有調(diào)節(jié)電阻R11。
[0015]本實用新型的有益效果在于:在電壓比較器電路上增設(shè)了防止誤觸發(fā)單元和輸出單元，將防止誤觸發(fā)單元的輸出端和比較器單元的輸出端連接在輸出單元的同相和反相輸入端，保證在電路上電過程中，輸出單元不會輸出，直到比較器工作電壓建立起來，才會接通防止誤觸發(fā)單元中的三極管Q1，電壓提供給輸出單元的同相輸入端，作為比較器輸出單元的參考電壓。通過設(shè)定輸出單元同相輸入端的電壓作為比較器動作的門檻電壓，有了門檻電壓的限制，可以抑制電壓毛刺對比較器輸入端的影響，這樣只有正常的信號電壓才能讓比較器動作，有效防止了由于基準電壓不準確導(dǎo)致的比較器誤觸發(fā)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0017]圖2為本實用新型實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1、電壓采樣單元，2、基準電壓單元，3、比較器單元，4、防止誤觸發(fā)單元，5、輸出單元。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0020]一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，包括電壓采樣單元1、比較器單元3、基準電壓單元2、防止誤觸發(fā)單元4和輸出單元5。
[0021]電壓采樣單元I包括串聯(lián)的降壓限流電阻Rl至R7，輸出端通過濾波器接地，濾波器包括并聯(lián)的電容Cl和電阻R8，用Rl至R7串聯(lián)分壓，將直流母線的高電壓按分壓比例衰減為后級電路可用的低壓信號，并通過電容Cl和電阻R8構(gòu)成的濾波器進行濾波。
[0022]基準電壓單元2包括穩(wěn)壓管ZDl和可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2，所述穩(wěn)壓管ZDl的負極端通過降壓電阻R9連接比較器工作電壓VCC，穩(wěn)壓管ZDl的正極端接地，穩(wěn)壓管ZDl并聯(lián)有電容C2，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的正極端連接于基準電壓單元2的輸出端，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的負極端通過電阻R13連接基準電壓單元2的輸出端，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的負極端還通過降壓電阻RlO與穩(wěn)壓管ZDl的負極端連接，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的可調(diào)腳和正極端之間連接有調(diào)節(jié)電阻R12，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的可調(diào)腳和負極端之間連接有調(diào)節(jié)電阻R11。穩(wěn)壓管ZDl與降壓電阻R9配合使用將比較器工作電壓VCC電壓降壓，為后級的可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2提供工作電壓，可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的可調(diào)腳用來輸入?yún)⒖茧妷狠斎?，外接電阻分壓，通過調(diào)整確定分壓電阻Rll和分壓電阻R12的阻值，來確定可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的輸出電壓，為比較器單元3中的比較運算放大器Ul的同相輸入端腳提供基準電壓。
[0023]比較器單元3包括由比較運算放大器Ul、電阻R14和二極管Dl構(gòu)成的遲滯比較電路，串接的電阻R14和二極管Dl設(shè)置在所述比較運算放大器Ul的同相輸入端和輸出端之間。比較運算放大器Ul的同相輸入端和反向輸入端之間連接有電容C4，比較運算放大器Ul的反相輸入端連接電壓采樣單元1，同相輸入端連接基準電壓單元2。比較器單元3的輸出端通過降壓電阻R20與比較器工作電壓源VCC連接。
[0024]防止誤觸發(fā)單元4包括復(fù)合三極管，復(fù)合三極管包括PNP三極管Q2和NPN三極管Ql，在PNP三極管Q2的基極和NPN三極管Ql的發(fā)射極之間連接有穩(wěn)壓管ZD3，在PNP三極管Q2的發(fā)射極和NPN三極管Ql的集電極之間依次串接有電阻R17和穩(wěn)壓管ZDl ；電阻R17連接于穩(wěn)壓管ZDl的一端為防止誤觸發(fā)單元4的輸出端，穩(wěn)壓管ZD3連接于NPN三極管Ql的一端為防止誤觸發(fā)單元4的輸入端。PNP三極管Q2的集電極通過電阻R15接地，穩(wěn)壓管ZD3連接于NPN三極管Ql的一端通過電容C5接地。防止誤觸發(fā)單元4的輸入端通過降壓電阻R18與比較器工作電壓源VCC連接。
[0025]輸出單元5包括運算放大器U2，運算放大器U2的同相輸入端通過電容C6接地，輸出單元5的輸出端通過降壓電阻R19與比較器工作電壓源VCC連接。
[0026]以上五個單元的連接方式為:電壓采樣單元I的輸入端連接于直流母線，其輸出端連接在比較器單元3運算放大器Ul的反向輸入端；基準電壓單元2的輸出端連接在比較器單元3運算放大器Ul的同相輸入端；比較器單元3的輸出端與輸出單元5的反相輸入端連接，防止誤觸發(fā)單元4的輸出端與輸出單元5的同相輸入端連接；輸出單元5的輸出端用于連接后級驅(qū)動電路。
[0027]本實施例中的比較器工作電壓VCC為15V，所述的可防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路的工作過程為:當(dāng)直流母線電壓上升，比較運算放大器Ul的反相輸入端輸入的電壓隨之上升，一旦超過同相輸入端輸入的基準電壓，比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出端由原來的高電平變?yōu)榈碗娖?，由于輸出端變成低電平，電阻R14和二極管Dl所在的遲滯回路開通，電阻R14與電阻R13分壓，使比較運算放大器Ul的輸出端的基準電壓降低。當(dāng)直流母線電壓回落，比較運算放大器Ul的反相輸入端電壓隨之降低，只有當(dāng)比較運算放大器Ul的反向輸入端電壓低于其輸出端的降低后新的基準電壓，比較器才會恢復(fù)。利用這種遲滯作用，可以防止母線電壓波動造成比較器頻繁動作，減少輸出故障。但是由于在工業(yè)現(xiàn)場嚴重的電磁干擾環(huán)境中，比較器輸入信號電壓一般會存在一定的毛刺抖動，會造成比較器的誤觸發(fā)，為了防止這種誤觸發(fā)的發(fā)生，本實施例還包括防止誤觸發(fā)單元4和輸出單元5。
[0028]防止比較器誤觸發(fā)單元由PNP三極管Q2和NPN三極管Ql構(gòu)成的復(fù)合三極管，其開通、關(guān)斷由Q2的基極電壓決定，在上電過程中，比較器工作電壓VCC電壓逐步上升，當(dāng)電壓值沒有超過穩(wěn)壓管ZD3的穩(wěn)壓范圍時PNP三極管Q2的基極就無法得電，PNP三極管Q2截止，NPN三極管Ql的基極無法被拉低，Ql截止。輸出單元5運算放大器U2的同相輸入端被電阻R17下拉到低電平，保證了上電過程中，輸出單元5不會輸出。
[0029]直到比較器工作電壓VCC建立起來，PNP三極管Q2基極回路中穩(wěn)壓管ZD3分走一部分電壓，剩下部分電壓提供給PNP三極管Q2基極，PNP三極管Q2開通，NPN三極管Ql基極被拉低，NPN三極管Ql開通,NPN三極管Ql的發(fā)射極回路中穩(wěn)壓管ZD4分走一部分電壓，剩下的電壓提供給輸出單元5的同相輸入端，作為比較器輸出單元5的參考電壓。通過改變穩(wěn)壓管ZD3的參數(shù)，在電壓采樣單元I工作電壓沒有達到設(shè)定值之前，封鎖輸出單元5，防止上電時比較器誤動作；在上電完成后，輸出單元5的同相輸入端通過改變穩(wěn)壓管ZD4的參數(shù)嵌位到設(shè)定值，保證在正常工作時，比較器單元3中比較運算放大器Ul輸出端的輸出電壓低于輸出單兀5的同相輸入端電壓,此時比較器輸出單兀5才會動作。
[0030]在工業(yè)現(xiàn)場嚴重的電磁干擾環(huán)境中，比較器輸入信號電壓一般會存在一定的毛刺抖動，通過設(shè)定輸出單元5同相輸入端的電壓作為比較器動作的門檻電壓，有了門檻電壓的限制，可以抑制電壓毛刺對比較器輸入端的影響，這樣，只有正常的信號電壓才能讓比較器動作。通過上述結(jié)構(gòu)有效防止了由于基準電壓不準確導(dǎo)致的比較器誤觸發(fā)。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。本說明書中未作詳細描述的部分屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，包括比較器單元(3)、電壓采樣單元(I)和基準電壓單元(2)，所述電壓采樣單元(I)的輸入端連接于直流母線，所述基準電壓單元(2)由比較器工作電壓源VCC供電，所述電壓采樣單元(I)和所述基準電壓單元(2)的輸出端連接在所述比較器單元(3)的輸入端，所述比較器單元(3)的輸出端通過電阻連接所述比較器工作電壓源VCC，其特征在于:還包括防止誤觸發(fā)單元(4)和輸出單元(5)，所述防止誤觸發(fā)單元(4)的輸出端和所述比較器單元(3)的輸出端連接于所述輸出單元(5)的輸入端，所述輸出單元(5)的輸出端用于連接后級驅(qū)動電路；所述防止誤觸發(fā)單元(4)的輸入端和所述輸出單元(5)的輸出端均通過電阻器連接所述比較器工作電壓源VCC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，其特征在于:所述防止誤觸發(fā)單元(4)包括復(fù)合三極管，所述復(fù)合三極管包括PNP三極管Q2和NPN三極管Q1，在所述三極管Q2的基極和所述三極管Ql的發(fā)射極之間連接有穩(wěn)壓管ZD3，所述三極管Q2的發(fā)射極接地并與所述三極管Ql的集電極之間依次串接有電阻R17和穩(wěn)壓管ZD4 ;所述電阻R17連接于所述穩(wěn)壓管ZD4的一端為所述防止誤觸發(fā)單元(4)的輸出端，所述穩(wěn)壓管ZD3連接于所述三極管Ql發(fā)射極的一端為所述防止誤觸發(fā)單元(4)的輸入端；所述三極管Q2的基極還通過電阻R15接地，所述三極管Ql的發(fā)射極還通過電容C5接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，其特征在于:所述輸出單元(5)包括輸出運算放大器U2，所述輸出運算放大器U2的同相輸入端通過電容C6接地，所述輸出運算放大器U2的同相輸入端用于連接所述防止誤觸發(fā)單元(4)的輸出端，所述輸出運算放大器U2的反相輸入端用于連接所述比較器單元(3)的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，其特征在于:所述比較器單元(3)包括由比較運算放大器U1、電阻R14和二極管Dl構(gòu)成的遲滯比較電路，串接的所述電阻R14和所述二極管Dl設(shè)置在所述比較運算放大器Ul的同相輸入端和輸出端之間，所述比較運算放大器Ul的同相輸入端和反向輸入端之間連接有電容C4，所述比較運算放大器Ul的同相輸入端用于連接所述基準電壓單元(2)，所述比較運算放大器Ul的反相輸入端用于連接所述電壓采樣單元(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，其特征在于:所述電壓采樣單元(I)包括數(shù)個串聯(lián)的降壓限流電阻，所述電壓采樣單元(I)的輸出端通過濾波器接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，其特征在于:所述濾波器包括并聯(lián)的電容Cl和電阻R8。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止誤觸發(fā)的比較器輸出電路，其特征在于:所述基準電壓單元(2)包括穩(wěn)壓管ZDl和可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2，所述穩(wěn)壓管ZDl的負極端通過降壓電阻R9連接所述比較器工作電壓源VCC，所述穩(wěn)壓管ZDl的正極端接地，所述穩(wěn)壓管ZDl并聯(lián)有電容C2，所述可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的正極端連接于所述基準電壓單元(2)的輸出端，所述可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的負極端通過電阻R13連接所述基準電壓單元(2)的輸出端，所述可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的負極端還通過降壓電阻RlO與所述穩(wěn)壓管ZDl的負極端連接，所述可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的可調(diào)腳和正極端之間連接有調(diào)節(jié)電阻R12，所述可調(diào)穩(wěn)壓管ZD2的可調(diào)腳和負極端之間連接有調(diào)節(jié)電阻RlI。
【文檔編號】H02H11/00GK203983986SQ201420278422
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】張翀, 李小松, 周景, 謝鳴 申請人:武漢港迪電氣有限公司