CC BY
20УДК 621.317.7
Д. А. Великанов
Институт физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск
ДВУХПОРОГОВЫЙ РЕГЕНЕРАТОРНЫЙ КОМПАРАТОР
Описан двухпороговый регенераторный компаратор, выполненный на основе операционных усилителей. В устройстве отслеживается, находится ли входное напряжение между двумя заданными пороговыми напряжениями или выходит за пределы заданного диапазона. Управление порогами переключения компаратора осуществляется с помощью одного источника опорного напряжения.
Электронные компараторы находят широкое применение в современной измерительной технике для реализации функций сигнализации, защиты, контроля состояния и т. п. [1]. Тем не менее известные схемотехнические решения компараторов не лишены ряда недостатков. К таковым можно отнести наличие у компаратора всего одного порога переключения, высокое входное дифференциальное напряжение [2], необходимость в двух опорных напряжениях, разное схемное построение каналов, недостаточную помехоустойчивость [3].
Описываемый ниже компаратор свободен от указанных огрехов (рис. 1).
Рис. 1. Электрическая схема компаратора
Двухпороговый регенераторный компаратор [4] содержит два операционных усилителя (ОУ) 1, 2, логический элемент 2ИЛИ 3, шину контролируемого напряжения 4, общую шину 5, выходную шину 6, шину опорного напряжения 7, инвертор напряжения 8, восемь резисторов 9-16 и два двухсторонних стабилитрона 17, 18. По сути, в состав устройства входят два схемотехнически одинаковых регенераторных компаратора: первый - на основе ОУ 1, резисторах 9, 10,13,15 и стабилитроне 17; второй - на основе ОУ 2, резисторах 11,12,14,16 и стабилитроне 18.
В устройстве отслеживается, находится ли входное напряжение ивх между двумя заданными пороговыми напряжениями
ТВХ1 — ТОП
я
Я
и ивХ2 = иОП
Я
12
или выходит за пределы этого диапазона. В последнем случае на выходе устройства будет присутствовать высокое выходное напряжение иВыХ, соответствующее напряжению логической единицы.
Гистерезисы переключения для нижнего и верхнего порогов составляют
ТТВ _ ТТН - 2 ТТСТ (+ Я10)Я13 иВХ1 иВХ1 - 2 17 0 0
Я10 Я15
и ТВХ2 _ иН^ - 2 ТСТ (^ + Я12)Я14
ВХ2
у18
Я11Я16
где и™ , - напряжения стабилизации стабилитронов 17,18.
Погрешности переключения, связанные с гистерезисами на передаточной характеристике, могут регулироваться, в зависимости от решаемых задач, в ши роких пределах путем изменения номиналов резисторов 13-16.
10
Я
4 1
Рис. 2. Эпюры напряжений на выходах элементов устройства
Компаратор имеет ряд преимуществ перед известными устройствами. Для него требуется только один источник опорного напряжения. Достигнута высокая степень унификации устройства, поскольку схемное построение его каналов одинаково. Подключение че-
Решетневскце чтения
рез резисторы входного и опорного напряжений к одному (инвертирующему) входу ОУ обеспечивает работу ОУ практически с нулевыми дифференциальными входными напряжениями. Нужно иметь в виду, что многие типы ОУ не допускают сколько-нибудь существенного входного дифференциального напряжения. Достоинство регенераторной схемы состоит в том, что шумы входного сигнала и нестабильности питания не вызывают колебаний выходного напряжения вблизи порога переключения, в отличие от того, как это имеет место в безгистерезисных компараторах. Гистерезис передаточной характеристики обусловлен наличием положительной обратной связи в ОУ через резистор, включенный между неинверти-рующим входом и выходом ОУ. Включение двухстороннего стабилитрона между инвертирующим входом и выходом ОУ предотвращает насыщение ОУ и огра-
ничивает перепад его выходного напряжения при переключении (рис. 2). Таким образом, оба ОУ работают в линейном режиме, что обусловливает повышение их быстродействия.
Устройство может быть выполнено как на дискретных элементах, в том числе SMD-компонентах, так и в интегральном исполнении.
Библиографические ссылки
1. Костерин А. Применение компараторов в регуляторах // Контроль и автоматика. 2007. № 2. С. 13-23.
2. Кручинин В. А. Ренегеративный компаратор. Патент РФ № 2062548, 20.06.1996.
3. Parle J. J., Skele M. Dual comparator trigger circuit for glitch capture. Patent US № 5498985, 12.03.1996.
4. Великанов Д. А. Двухпороговый регенераторный компаратор. Патент РФ № 2426222, 10.08.2011.
D. A. Velikanov
L. V. Kirensky Institute of Physics SB RAS, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
DOUBLE-THRESHOLD REGENERATIVE COMPARATOR
Double-threshold regenerative comparator made on the basis of the operational amplifiers is described. The device is monitored to see if the input voltage is between two specified threshold voltages, or it goes beyond the specified range. Controlling the switching threshold of the comparator is carried out by means of a single-source reference voltage.
© Великанов Д. А., 2012
УДК 629.78.058.54
Д. В. Дымов, Н. П. Ценникова
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Красноярск
СТРУКТУРА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОГО СООБЩЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Рассмотрены существующие решения по организации унифицированной структуры телеметрического сообщения для перспективных навигационных, телекоммуникационных и связных спутников разработки ОАО «ИСС».
Современные телеметрические системы, применяемые в составе КА разработки ОАО «ИСС», обеспечивают передачу телеметрического сообщения КА на средства наземного комплекса управления (НКУ) с помощью программно-управляемого формирователя транспортных телеметрических кадров.
Одной из особенностей структуры телеметрического сообщения перспективных КА является пакетный способ передачи данных. В общем виде передача пакетов данных в составе телеметрического сообщения приведен на рис. 1.
Основным структурным элементом телеметрического сообщения являются виртуальные каналы (ВК), обеспечивающие мультиплексирование пакетов от различных источников данных (диагностическая ин-
формация от приборов и систем КА, отчетная информация о бортовых процессах) в главный канал -транспортный ТМ кадр (ТК) (рис. 2).
Главный заголовок ТК обеспечивает синхронизацию с аппаратно-программными средствами приемной станции НКУ, телеметрическая информация передается в составе информационного поля ТК (табл. 1). В общем случае длина информационного поля может быть переменной, но постоянной для конкретного КА (проекта).
Вторичный заголовок транспортного кадра (ВЗ) обеспечивает идентификацию текущего кадра в непрерывной последовательности ТК интерфейса «КА -НКУ» и привязку его к бортовой шкале времени (БШВ) посредством маркера времени.
