Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Коэффициент ослабления синфазиого сигналаК „. — отношение синфазного сигнала 17 кдифференциальномусигналуАУ вызывающемусрабатывание компаратора К,.с = 20!8!У '.з'Ь' ). 7. Входное сопротивление — полное входное сопротивление для малого разностного сигнала. 8. Выходные логические уровни — напряжения логического 0 и 1 на выходе. Суммарная погрешность компарагора определяется рядом статических параметров, к которым относятся; напряжение смещения Е его температур. ный коэффициент гК ЯТ, входные токи 1 и их разность Ж а также напряжсние гистерезиса 1,', Основным динамическим параметром компаратора, определяющим его быстродействие, является время задержки распространения г скачкообразного входного сигнала или время переключения компаратора ~рис.14.4). Это время отсчитывают от момента подачи скачкообразного входного сигнала да момента установления на выходе логического 0 нли 1.
Стробируемые компараторы характеризуются дополнительными параметрами, обусловленными использованием импульсов строба; временем разрешения выборки и максимальной частотой стробирования. Качество стробируемых компараторов тем выше, чем меньше время разрешения выборки и чем больше допустимая частота стробирования. ывых 1)вых о ывых Рис.14.4. Переходная характеристика компаратора напряжения 178 14.3. Простейшие компараторы на операционных усилителях -:: = ' В описанных выше схемах в зависимости от характера управляющего ," ':Спел нана осуществлялась коммутация входного сигнала или запоминание пос:,-!;:'.лаедцего.
Еше одну разновидность аналоговых коммутаторов представляют , ',: КОМПараторы. Они осуществляют переключение уровня выходного напряже',::; иия;когда непрерывно изменшощийся во времени входной сигнал становит, Сязвыше или ниже определенного уровня Х. 1 Рис. 14.5. Простейшая схема компаратора Если включить операционный усилитель без обратной связи, как пока- йанзо иа рис. 14,5, то он будет представлять собой компаратор. Его выходное йейряжеиие составляет с ~ ВБ!Хеах' ~'! ~ 2' ПВЫх~лг и~ Ув (14.
1) Передаточная характеристика такого комп аратора изображена на рис. ! 4. 6 Жрггддаря высокому коэффициенту усиления схема переключается при очень Мрдай величине разности напряжений У, — У,, поэтому она пригодна для ;%рданения двух напряжений с высокой точностью При смене знака разности входных потенциалов выходное напряжение ;"'йаыожет мгновенно перейти из одного уровня насыщения к другому, так как ':::величина скорости нарастания операционного усилителя ограничена. для ,-';,Стандартного частотно-скорректированного операционного усилителя она 14ых4 Увых;,та Рис. 14.6.
Передаточная характеристика компаратора 179 составляет около 1 В~мкс, Переход с уровня — 12 В на уровень + 12В длится, таким образом, 24 мкс. Вследствие конечного времени восстановления операционного усилителя при его выходе из состояния насыщения задержка гереключения компаратора еще увеличивается. Так как в рассматриваемой схеме операционный усилитель не охвачен обратной связью и не нуждается в частотной коррекции, скорость нарастания увеличивается, и время восстановления уменыцается, по меньшей мере, в 20 раз. Описанный компаратор имеет ограниченный диапазон входных напряжений.
Если требуется сравнивать большие величины входных напряжений, можно воспользоваться схемой, приведенной на рис. 14.7. Рис. 14.7. Суммирующий компаратор Компаратор срабатывает при переходе величины Е! через нуль. Прл г этом !7, УР, = -У, /Я, . '1'аким образом, сравниваемые напряжения должны иметь противоположные знаки. Эту схему можно функционально расширить, если к неинвертирующему входу компаратора подключить еще несколько резисторов. Прп этом компаратор будет срабатывать, когда приведенная к неинвертирующему входу алгебраическая сумма входных напряжений будет больше или меньше нуля.
Благодаря включению диодов напряжение на неинвертирующем входе компаратора не может превысить ~ 0,6 В. Компаратор с прецизионным входным напряжением. Для многих случаев применения необходимы компараторы, выходное напряжение которых принимает два фиксированных с высокой точностью значения У„„и У„,. Наиболее точный и простой способ выполнения этого условия состоит в применении аналогового коммутатора, управляемого входным напряженнем обычного компаратора.
При низких частотах переключения эта задача может быть также релюна соответствующим включением частотно-скорректированного операционного усилителя (рис. 14.8). 180 ых Рис. 14.8. ОУ в качестве компаратора с прецизионным выходным напряжением Схема представляет собой разновидность компаратора, изображенного ',ра1а:рис, 14.5. Когда выходное напряжение достигает значения ~(Ь' ь 0,6В), .:ъфррвционный усилитель оказывается охваченным отрицательной обратной ,'Рндзь)о через цепочку стабилитронов. При этом дальнейший рост выходного .::~11Ьиряжения прекращается. Кроме того, так как операционный усилитель не '-';;насыщается, из общего времени задержки срабатывания исключается время "-'".~изсстановления усилителя.
Двухпороговый компаратор фиксирует, находится ли входное напряже::ние между двумя заданными пороговыми напряжениями илн вне этого дна'-.,ИФриа. Для реализации такой функции выходные сигналы двух компарато- ,'йов необходимо подвергнуть, как показано на рис. 14.9, операции логическо:„.:;;Ю 'уМНожения. Для такой цели лучше всего подходит компаратор типа 1С ХЕ 521, тах ~:44Ф:Эта ИС имеет в одном корпусе кроме двух идентичных компараторов с ,, 1фробразователями уровня сигнала еще два логических элемента И-НЕ. Как з. Рис.
14.10. Двухпороговый компаратор 181 показано на рис. 14.! О, на выходе логического элемента единичный уровень сигнала будет иметь место тогда, когда выполняется условие; У,<С' <Ь„ так как в этом случае на выходах обоих компараторов будут единичные логические уровни. 1 ! Рис.
14.10. Временные диаграммы работы двухпорогового компаратора 14.4, Триггер Шмитта Триггер Шмитга функционально является компаратором, уровни вкшочения и выключения которого не совпадают, как у обычного компаратора, а различаются на величину, называемую гистерезисом переключения Уг. В данном разделе рассматривается несколько примеров использования интегральных компараторов в качестве триггера Шмитта. Простейшая схелга компаратора, представленная на рис. 14.5, имеет два недостатка. При медленно изменяющемся входном сигнале напряжение на выходе также может изменяться достаточно медленно. Более того, если во входном сигнале присутствует шум, то на выходе может происходить дребезг в те моменты, когда напряжение на входе проходит через точку переключения (рис.
14.11). Оба недостатка позволяет устранить положительная обратная связь (рис. 14.12). Инвертирующий триггер Шмита, В схеме триггера Шмитта, представленной на рис. ! 4.12, гистерезис переключения достигается тем, что ком парагор охватывается положительной обратной связью через делитель напряжения 182 11~ 1Ы Вход Порог батываниа Выход 'Рис. 14.11, Переключение компаратора без обратной связи :-' ®~::, Бели к инвертируюшему входу приложено большое отр '. 'фаине - Цн, то выходное напрюкение компаратора состави !" гй!яв! неннвергируюшем входе потенциал будет составлхгь и„,= БГ, Л,У~я, ч-й,! нцательное напря- Сожн = !айвах гх Рисунок 14.12.
Инвертируюший триггер Шмитта Прн повышении входного напряжения Увх, величина выходного налря,,'жкеийй Овых сначала не меняется. Но как только Уах достигаег значения Па„„ч ."-:~Фосднпе. напряжение начинает падать, а вместе с ним снижается и потенциал ,-:нв:'Йаннвертируюшем входе уя. Благодаря действию этой положительной !.=~ФФ~к4 связи Бгвмх скачком падает до величины угых а, а потенциал Ба :::.;:~~зеТ'достаточно большой отрицательной величиной, и достигнутое состоя- :::~::Дхв.,гстабнльным. ТепеРь выходное напРЯжение изменитсЯ опйть до значениЯ ;".Бяанймтолько тогда, когда входное напряжение увх достигнет значения сь „„ ", ФфФдаточная характеристика и временные диаграммы, соответствуюшая '":.~~6 схеме триггера Шмитта, представлены на рнс. 14 13 и ! 4 14 183 главк Рис. 14.13.
Передаточная характеристика инвертирующего триггера Шмитга 14ыхтах 1Увхвынп 14х8 1Увыепн Рис. 14.14. Временная диаграмма инвертнрующего триггера Шмнтта 14.5. Компараторы на интегральных микросхемах Интегральные компараторы напряжения, входящие в состав отдельных серий интегральных схем, представляют собой специализированные операционные усилители с дифференциальным входом и одиночным или парафазным (прямым и инверсным) выходами, Входной каскад обычно работает в линейном режиме, а выходной формирует значение сигналов логических 0 н 1 на уровнях, соответствующих данной серии микросхем. Интегральные микросхемы компараторов можно разделить по совокупности параметров на три ~ руины: — общего применения 1у, < 300нс, К„< 1ООдБ); — быстродействующие (г,, < 30нс); — прецизионные 1К„> 100дБ, Е, < ЗмВ, 3У < 10нА), Основные отличительные харакгеристики интегральных компараторов приведены в табл.17.1.
184 Табл и ца 14. 1. 'Сравнительные характеристики интегральных компараторов напряжения ,1 руппа ИМС Отличительные па амет ы Серийно ~::.кбмцаРатоРов ~ бяр., К,„ 7яп ~ 1/ап, выпускаемые В мкЛ ' мкА ! ИМС О ! 80 О.| г: 52|С ~~ 521СЛ2 0 10 - 60 1- 8 ~ ~521СА4 597СЛ1 Компараторы общего назначения имеют довольно скромные характе,,'рхггвтики. Однако эти компараторы имеют свои преимущества — они потреб' 'т1яют меньшую мощность, могут работать при низком напряжении питания и 'взчзвззом корпусе располагаегся до четырех компараторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
