Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 69
Текст из файла (страница 69)
1. Временные диаграммы входного и выходного напряжения схемы соответствуют рнс, 9.1,в. 2. Определим период лходного нзпряжепин Гах - 2л(ю = 2л)!Ооон = 2. 10-а с 3 Наядем размах выходного напряжении, В справочных данных для задан ного типа ОУ находим !1а' „)=15 В (!7,=~18 В). 4. Определим длительность интервала га. 1а для иач Лиан,ГШ ы0 =1000л 0,0! 10л, 81-1,— 1,-2!4г.„...))К и -2.
!В)1,8 1О.ОО! 10оол-838 10- с; ЬЦТ Б,эв, 10-а)2, 10 — а 3 18, 10-а 0,318 Уа В. Определим длительносгь ог для и,„а БГ 2 15/1,$10а10-'1000л 8,36 10-', ьг)7=3,18 1О"'=3!,ва(а. Следует отметить, что если входной сигнал находится в диана зоне — (Гвмхгаахглоо<мах<(/вмх гаванне, то в соответствии с прн надеиным в начале главы определением компаратора выходной сигнал ОУ не может быть классифицнрован.
Следовательно, дан кый диапазон входного напряжения является неопределенным (нг идентифицируемым). Наличие некдентифицируемого диапазона изменения входного напряжения фактически приводит к погрешности определения его 382 Используя полученное выражение для длительности ннтеряи .Ла ИЗМЕНЕНИЯ ВЫХОДНОГО ИВПРЯЖЕИНЯ От — (7вмх мах ДО ь)вмх маха ПОЛУЧНМ а ах ааа аз 9 ! У х м ) !1Сиог) уровня.
Абсолютная величина этой погрешности при условии 0~» и*»= ( — 0»»~„»»»1 определяется значением д ! (,г,„» а*! /кио ° (9.3у Для уменьшения погрешности определенна входного напряже- ния необходимо уменьшать интервал неидентифицируемых вход- ных напряжений, что достигается, если временной интервал 4»... Гз стремится к нулю. При этом на выходе ОУ будет формироваться идеальное прямоугольное напряжение, Проанализируем выражение (9.2) с точки зрения выполнения тсловия Л(-я.О.
Выполнения этого условия можно добиться либо тменьшением размаха выходного напряжения У»и~м»», либо уве- личением произведения К»ч()„м. Амплитуда входного напряжения 0 н его частота е» являют- гя, как правило, величинами заданнымн. К тому же увеличение частоты сигнала хотя н приводит к уменьшению абсолютного зна- «ения длительности АГ, но не снижает его относительной длитель» кости, так как дг(т-т„„...)и К,.т-и ..! и„К, Таким образом, относительная длительность М)Т не зависит от величины»з. Поэтому реально уменьшить длительность интер- вала 1з... (» можно только путе~ либо уменьшения ()»,»»,~»», либо увеличения Коь Методы достижения этих условий были рассмотрены ранее. Гак, в $8.!4 было показано, что для уменьшения амплитуды вы- ходного напряжения ОУ его необходимо охватить цепью нелиней- ной ООС, коэффициент передачи которой при достижении требуе. мого уровня выходного напряжения стремится к единице (схема ограничения уровня).
На практике этот путь позволяет получить достаточно хорошие результаты, так как использование цепи не- линейной ООС позволяет дополнительно устранить недостатки, обусловленные конечными частотными свойствами нсполъзуемого ОУ. Однако такой путь имеет вполне определенное ограничение, обусловленное тем, что для получения Ы=О необходимо иметь (). „ .,=О, но при этом просто теряется смысл использования по- добных схем, так как исчезает возможность воспользоваться ре- зультатами ее работы. Поэтому выходные уровни напряжений О, н ()„тоже, как правило, заданм, В этом случае единственной воз- можностью уменьшения интервала»зг является увеличение коэф- фициента усиления ОУ. Как было показано ранее, увеличение собственного значения Кщ при реалъно существующих ограничениях нв используемую элементную базу сопряжено с увеличением числа каскадов н, сле- зая довательно, усложнением схемотехники ОУ.
Поэтому этот путь повышения коэффициента усиления также имеет вполне определенные ограничения. В то же время (как было показано в гл. 5) увелячение коэф. фнцнента усиления любого усилителя можно достичь введением в него цепи положительной ОС (ПОС). Тогда для коэффициента усиления можно записать Кипос Киз/(! — КизЬос), Отсюда следует, что с увеличением Ьос коэффициент Кипос также растет. Так как в случае Ьос 1//('ио (9А) коэффициент усиления ОУ будет равен бесконечности, то это (теоретически) будет соответствовать мгновенному изменению напряжения иа выходе схемы на рис.
9.1 от (/вмю мьх до — (/вил айвах н об ратно. Схема на рис. 9.1, а при выполнении условия (9,3) часто носит название детектора нуля сигнала (нуль-детектор) нли схемы определения прохождения напряжения через нуль. Рассмотренный случай является идеальным, так как условие (9.4) из-за разброса параметров н нестабильности характеристик ОУ иа практике трудно выполнимо. Это приводит к появлению погрешности определения нулевого уровня входного сигнала. ЭЛ. ОФНОНОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО СРАВНЕННЯ Однопороговыми называются устройства сравнения, для которых коэффициент усиления используемого усилителя всегда остается положительным (Кие>0), Из этого следует, что прн работе такого устройства всегда присутствует некоторая неидентнфнцнруемая область входного напряжения, т.
е. существует погрешность определения уровня входного напряжения. В качестве одно- пороговых устройств сравнения могут использоваться ОУ без цепей ОС или с положительной ОС, для которой коэффициент передачи обратной связи удовлетворяет неравенству Ьос . '1/Кио, (9.5) Анализируя схему, приведенную на рис. 9.1,а, можно сказать, что ее срабатывание происходит в момент равенства нулю напряжения между инвертирующим и неипвертирующим входами ОУ, Используя данное свойство укаэанной схемы, можно легко посэроить на ее основе устройство сравнения входного напряжения с некоторым наперед заданным эталонным уровнем напряженка.
Для этого достаточно иеинвертирукнцнй вход ОУ (см, рис. 9.1, а) подключить к общей шине устройства через источник ЭДС, абсолютная величина которого и знак соответствуют требуемому ЗЗ4 Ряс 99 Одновер»позах схема сравнения со смешеннмм порогом срабатывания (л) и ее передаточные хзрахтернстихи для случаев ()„>О (6) п г)„<0 (е» н схема с непью ПОС (П чталониому уровню сравнения (рис. 9.2,а). В этом случае при идеальности ОУ (гг -~-оо) напряжение между инвертирующнм и неннвертнрующнм входами достигнет нулевого уровня, когда уровень и полярность входного напряжения и„ будут в точности равны параметрам эталонного источника Е„. На рис.
9.2,6,в пока~ивы передаточные характеристики схем сравнения для случаев Г„>0 и Е, с.О соответственно. Напряжение Е„называют иорогобз срабатмванил устройства сравнения, Пример вл, Используя ОУ типа К140УД1А, рассчитать схему сравнеяяя с порогом срабатывания-о,! В.
Погрешность срабатываяия ве должна превышать 0,1% Р ею е и в е 1. Для реализации походных требование воспользуемся схемов яа рис. 9.й,л. К ОУ типа К140УЛ1А имеет следующие параметры () ~6,3 В; )Ггп 900: г)»»»а»» .»;4,6 В. 366 3. Некдентнфнцнруемый днапазон пзменення входного кааряженнп длк задакного ОУ составляет 60«* 20«»* (К»«=2 4 5(900 0,01 В. В данном случае погрешность определенпя уровня 0,1 В составнт б (50«420«з) 100 9«(0.01/2 О Ц 100 5 Те. 4. Полученная согреваюсь балыке заданной. Позтому необходнмо лнбо умекьщпть нзпряженне !О,»,, (, нспользуя цепь пелпнейной ООС (см рве.
8,25,а(, либо увелнчнть Кщ введекнен пепи ПОС. 5. Введем в схему цепь ПОС. Требуемый с точки зрення обеспеченнн за данной точнсстн диапазон нендентнфнцпруеммх входных наярнженнй 250«е!100 2 0,1.03ПОО 2 !0-«В. Необходнмый для ноаучения найденного 50«. козффнппент Кс«пос равен Ки пос 20'"" "«"/50«" 2'63/2' 1О «6'3'1О«. Козффппнент передачп цепн ПОС Коо ~ Ки нос у' 900 6,3 10« 5. Лля обеспечення требуемого порога срабатмвання 0„с помощью вншп него делнтеля зададнм напряжение смешения на неннвертнрующнй вход ОУ По справочннку входной ток ОУ «;.-5.
!О-«А. Использув условие !«„хе!«л. з« двяпм «' 100«е., тогда Йаы 0«К«ел 6,3/5' 10 «А 12,6 хОм. Сопротнвленн резистора Й ы, непосредственно задающего порог срабатывакпя. равно Й„,«0,«Й,,(0, О,! 12,6/6,3 0,2 кОм Тпгда Йаеа Йыл — Йлаы !28-02=12.4кОм. 6. Найдем сопротнвленне резнстора Йпос,' Йхее«йхеез 6 (Йаеа«+ «е«а) Йпос Й Й,Й еее(Й «6 0,2.!2л4'!2,6 1,09!О з=-!80,6 кОм. Выбнраем Йпос180 кОм. Т. Требуемое входное сопротнвлекне схемы сравнепня Йел-Йыыйаем/(Йлеы+Йа м(=0,2 12.4!12,6 0.196 кОм. Првннмаем Й,.=0,2 кОм, Полная схема разработанного устройства прнведена ка рпс.
9,2, г Если в схеме на рис. 9.2,0 вместо источника эталонного н». пряження использовать второе входное напряжение, ОУ превра тится в схему сравнения двух напряжений. Пренебрегая погренг ° постыл, обусловленной наличием диапазона неидеитифицнрован ного входного напряжения, можно сказать, что переключение усн лителя будет происходить в момент равенства входных и»пряжа инй как по абсолютному значению, так н а знаку. Схема такогм 356 ид „ Рнс.
93 Одиопороговая схема сравнения двух наириыеияб (а) и временнйе анаграммы, пояснявглне ее работу (б) устройства и временные диаграммы, поясняющие его работу, прннедены на рис. 9.3. Для падключення двух клк более входных напряжений может быть использовав н один например ннвертнруюшкй вход ОУ (рнс, 9.4). В этом случае также переключенне ОУ будет пронслоднть в момент равенства нулю напряжения между его входамн. В общем анде выражение, характеризующее данное условие, нмеет вкд 1 и (ӄ— ")„'~УМ (Уз„, (В.б) 1/Мз «-1()уз+...
«- 1/«Ри где (у; — напряжение (-го источккка входного напряжения; )т,— иЫХОДНОЕ СОПРОткВЛЕННЕ 1-ГО ИСтОЧНИКа ВХОДНОГО НаПРЯжЕННЯ; Л— чнсло входных напряжений, Из приведенного выражения следует, что для срабатывання гхемы сравненкя в случае Пят=О нсточннкк входного напряжения ,1олжны нметь разлнчную полярность. Пример 9.3. Определить моменты срабатывания одиопороговоа схемы сравнения, приведенной ие рис 9.4, прн условии. изм 2 В; и„з — 3 В; и, з -оп м1; )«з 1 кОм; йз=2 кОм; йз 1,Б кОм; 0„0$ В; м=100я; Ол' сеятать идеальввм. Решение, Лля определения моментов срабатывания воспользуемся уело. вием (9.6), которое будет иметь вид и (зт, рн (й+и (ц 1(из+«Яз+1( з гдхг еаг а) Для нахождения моментов срабагмваиия решим полученное уравнение относи тельно входного напряжения ино 1 1 1 и 1 г - агсжп — ')0,8! + + ~ =3,76 10 с. 1ООх 2 ~',1 2 1,57 1 2 То~да 1~ 1=3.76.10.' с, (г Т12 — Г 10 10 г — 3,76 1О х 6,24 1О г с, где 7=2п)м; 0 $!пюГ 0 япмГ 1,66 В Временные диаграммы, иллюстрирующие работу схемы, приведены ии р«с.
9А.б, Очевидно, что ив интервалах О...й н Гх. Т 0~.~С0м и 0хил =0„,„„.. На интервале г,...(х 0,„„>0„и 0,„„— 0 366 Рис, 9А Одиопороговая схема сравнения трех входных напряжений (а) и времеяиме анаграммы, поясняющие ее работу (б) Рис. 9.$. Однопороговая схема сравнения напряжений различной полярности (а) и аременийе диаграммм, поясняющие ге работу (б) На рнс. 9.5, а ярнведен частный случай схемы на рнс. 9.4 для н=2. Очевидно, что прн выполненни условия )свис +)сны = /твнв+ Йвхт (9,7) выходное напряжение данной схемы изменяется в момент, когда входные напряжения равны по абсолютной величине и.м(/~) = 1инна(/Д 1, но противоположны по знаку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
