Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Из выраженкя для Ьос находам 'ы! Ь 1 !+ ~~поср//х ПОСТ Тогда /7посе(!/Ьос 17=ппосх 1 / 1 !//(я= 1/оПОС1+!//(ПОСЭ Д; ~ц$:1+1) ПОСэ ОС /!посв Ь(ф+ !/5 — -!) 5.22~1+ ! 5,25 кОм. '/ ос — ! / ' 1 !/О,От-1) Ьоо б 1/(5 1+430) 5,01172: У,, ~Ь вЂ /5 — — + †) /7„ ~5,91172 + †).6,2=2,39 В; Урчх ыхх Ур ! / 19 12 ! 0.,-2,1! В.
Прнннмаем эпос бЛ кОм| /(поса — 51(1/0.5122 — Ц 4!2,9 кОм, Прнннма/( -4ЗО ком, !О, Т(роверяем полученные значення порогов ерабатынепня н отнуенання рыкчнтанной ехемм Полученное расхожденне расчетнмх н заданных напряженнй Сг<з н у, (как н в предмяупгем случае) определяется округленнямя сопротнвленнй резнсторов до стандартнмх значеннй ряда Анализ рассмотренных схем сравнения показывает, что с точки зрения логики построения все оии повторяют различные ва. рнаиты схем усилителей на ОУ, рассмотренных в гл.
6. Отличием, создающим новое качество, является использование входного иа- П)ЗЯЖЕИНЯ, УРОВЕНЬ КотОрото Отпнчант УСЛОВНЮ (~зч жзз~з Уамх агзхl Ко. Очевидно, что если г(и стремится к бесконечности (для одно- пороговых схем сравнения) или Ки(0 (для гнстерезисных схем сравнения), амплитуда входного сигнала ()а,юзх может стремиться к нулю. Таким образом, свойства конкретной схемы определяются условием ее применения. В данном случае это уровень входного напряжения, конкретное значение которого переводит схему нз режима усилителя в режим устройства сравнения. Применение гистерезисных схем сравнения позволяет в случае действия внешних помех значительно повысить надежность сравнения напряжений. Так, на рис. 9.1! показаны временнйе дна- иу„з (зл Рнс 9! 1 Временнйе днаграммм, нллюстрнруапцпе работу одпопорогоаой и гнст~ резнсной схем сраанення а условпях действия напряженна помехи входной св~ нал (а), амходной снгнал однопороговой (б» н гнстерезнсной (в) схем сравнення 366 граммы работы одиопороговой н гнстерезнсных схем сравнения в случае, когда входной сигнал кроме полезной составляющей содержит некоторый высокочастотный сигнал помехи.
Очевидно, что в случае использования однопороговой схемы сравнения на выходе устройства будет сформировано несколько выходных импульсов (так называемый «дребезг» выходного напряжения), затрудняющих получение однозначного результата. В случае непользования гнстереэисного компаратора с правильным выбором напряжений срабатывания н отпускания этого удается избежать и получить на выходе однозначный результат сравнения, ЭЛ. КНТЕГРАЛЬЦЫЕ КОФЦЛРАТОРЫ Как было отмечено в начале главы, интегральные компараторы отличаются от схем сравнения, выполненных на ОУ общего применения, тем, что нх выходной сигнал согласован по уровню с напряжениями, используемыми в цифровой технике для отображения сигналов логических нуля и единицы.
Разработка таких ИС, имеющих (как и стандартный ОУ) два входа (ннвертнрующнй и неннвертнрующнй), была обусловлена тем, что хотя схемы сравнения на ОУ н могут обеспечить высокую точность сравнения входных напряжений н сформировать на выходе сигналы необходимых (цифровых) уровней, онн требуют для этого введения большого числа дополнительных элементов н, как правило, не могут обеспечить нужного быстродействия. Быстродействие компараторов принято характеризовать нх временем восстановления ~Г„,. Это время измеряется прн подаче на его входы некоторых стандартных сигналов: на неинвертирующий вход подается постоянное напряжение 0,1 В, а на нивертнрующий вход — напряжение той же полярности, но с амплитудой, превышающей уровень 0,1 В на величину напряжения восстановления (1„,=5 мВ.
В этом случае время восстановления определяется как временной интервал между моментом равенства напряжений на входах компаратора и моментом, когда его выходное напряжение достигнет некоторого порогового уровня У,, (рис. 9 12), которое определяется уровнем срабатывания логических схем. Как следует нз рнс. 9.12 1„, можно разбить на два интервала: время задержки Г„в течение которого выходное напряжение компаратора остается неизменным, и время нарастания („ причем г.-'ьг,. Объясняется это тем, что нормальным режимом работы транзисторов ОУ является их работа в актцвной области.
При использовании ОУ в режиме сравнения напряжений, так как (()~х оу (Ф) 0~нх пал) /Куб, то его транзисторы попадают в режим на. сыщения, что сопровождается накоплением в базовых областях иэ- зег Рис. 9.!2. Онрсаелсние времени вот становления компаратора: и „, и, „ — напряжения на неин -вертнрующем и нивертпрующем вхо лах; !гееь сг' — пороговое иаириже иие н напряжение лог ! нифровой схемы тг быточного заряда неосновных носителей. Как будет показано и $10.3, рассасывание этого заряда требует значительного време ни, что и снижает быстродействие схемы сравнения на ОУ обще го применения, Поэтому при разработке интегральных компарат ров применяет специальные схемотехкнческне решения, наврав ленные на предотвращение работы транзисторов схемы с заходоь в область насыщения.
Такое решение позволяет снизить гаме ни тегральных компараторов до сотен наносекунд. В табл. 9.1 приведены типовые параметры наиболее распро странениых интегральных комнараторов напряжения, которые хн рактеризукгтся теми же параметрамн, что и ОУ общего ирименг иня. Поэтому при формировании требуемого вида их передаточной характеристики возможно использование всех ранее рассмотрен ных схемотехнических решений для ОУ.
Таолнна 9! Параметры интегральных комваратореа таа иамааратета ПаРа метР загса! загсах аз! слз аз голе Напряжение смещенив У,», мВ Входной ток смещения А, мкА Разность входных токов М,„. мкА Допустимый лнффереявиальиый сигнал, В Время восстановления !ее„ис дозффипнеит усиления ио напряжению Кем, В 3 0,! 0,'О! 3 45 7 ! 25 5 30 200 5 !5 !500 200 000 5000 ! Из сказанного можно определить области применения компараторов различных типов. Компараторы иа ОУ общего применения обычно используются нрн разработке высокоточных схем сравнения, работающих с медленно изменяющимися входными сигналами. Интегральные комиараторы применяются тогда, когда необходимо обеспечить высокое быстродействие разрабатываемых устройств, прн этом в зависимости от конкретных требований испольуют стандартные высокоточные нли высокоскоростные компарагоры.
Контрольные вопросы 1, Чем схема сравнения отличается от схемы усилителя? 2. Какие выходные напряжения могут формироваться на выходе схемы сравнения? 3. Что такое компараторный режим работы ОУ? 4. Чем объясняется ошибка определения уровня входного напряжения? б. Покажите, хаким образом можно минимизировать ошибку сравнения однопороговой схемы.
6. Как изменяется ошибка сравнекия напряжений при изменении частоты входного сигнала? 7. Что такое нуль-детектор? 8. Какую передаточную характеристику имеет регенеративная схема сравнения? з. Как можно изменить порог срабатывания однопороговой схемы сравнения? 10. Спроектируйте схему сравнения четырех входных напряжений. 1!.
Как задается смещение передаточной характеристики в гис1ерезисных схемах сравнения? 12. Какими преимуществами обладает гнстерезисная схема сравнения по сравнению с однопороговой? 13. В чем основное отличие схем сравнения напряжений н схем усилителей, выполненных с яспользованием ОУ. ГЛАВА !О. РАБОТА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ В КЛЮЧЕВОМ Р ЕЖИМЕ !ад. Овшие сйедеиия 06 злектРОнных схемАх кОммутдцин Расширение функциональных воэможностей и областей применения ЭУ в различных областях науки и техники неразрывно свя. вано как с достижениями микроэлектроники, так и с широким использованием импульсных и цифровых методов преобразования электрических сигналов.
Применение этих методов базируется на использовании режима коммутации. характеризующегося периодическим включением, выключением н иереключеннем электрических цепей. Этот режим иа практике называют ключевым режимом, а графическое изображение подобных электрических цепей— схемами коммутации (СК). Большое влияние на переходные процессы в таких электронных схемах, наряду с реактивными элементами (конденсаторами и катушками иидуктивиости), оказывают полупроводниковые приборы. Это объясняется тем, что полупроводниковые приборы, как было показано в гл, 2, обладают некоторой инерционностью. В зависимости от типа применяемого иолупроводиикового прибора и условий эксплуатацки эта ииеринонность проявляется в большей или меньшей степеки.
Однако не зависимо от типа применяемого полупроводникового прибора и условий его работы можно выделить ряд характерных особенностей построения СК. В общем случае любая электронная СК содержит: источник входного электрического сигнала ень изменяющегося соответствующим образом во времени, с внутренним сопротивлением Я.„которое в общем случае также может изменяться во времени; полупроводниковый прибор, представляющий собой нелинейный элемент и выполняющий роль электронного ключа (ЭК); нагрузку 2„.
В дальнейшем (для простоты пояснения) будем считать указанные сопротивления активными: )г„ я )г„ (рис. 10.!). Следует отметить, что для переключения ЭК в общем случае необходим дополнительный входной сигнал е„р, подаваемый в его цепь управления. Минимальное значение этого сигнала, вызывающее бесперебойное переключение ЭК, определяется чувствительностью ключа и обычно измеряется в единицах напряжения. Для надежной работы ЭК во всех условиях эксплуатации сигнал е„„должен быть заведомо больше минимально необходимого для его бесперебойного функционирования.
В простейших ЭК в качестве е„,р 370 лн Рис 10 к послеаоаательна» схема коммтта. нин Рис. 10.2. Параллель. нах схема коммутаанн Рнс. 10.3. Послеловате»ьно-нараллельнан схема коммутаынн 371 может попользоваться непосредственно входной электрнческнй сигнал е„, т. е. само коммутируемое напряжение. В завнснмостн от расположения элементов разлнчают последовательную, параллельную н последовательно-параллельнуюСК. Последовательная СК предусматривает последовательное включенне е„, ЗК н )с, (рнс. 10.1) (в схеме ЭК обозначается через 8), Параллельная СК предусматрнвает параллельное включение е„, ЭК н Я„(рнс.
1О,2). Последовательно-параллельная СК содержнт два ЭК, один нз которых (81) включен последовательно с нагрузкой )с», а другой (52) — параллельно ей (рнс, 1О.З). Прн этом 51 н 82 переключаются сннхронно н в противофазе, т. е. когда 81 открыт (разомкнут), то 82 закрыт (замкнут) нлн наоборот. В любой нз прнведенных СК к электронному ключу предъявляются следующне основные требовання: прн замкнутом ЭК (во включенном состояннн полупроводннкового прибора) внутреннее сопротивление ЭК должно быть близко нулю, т. е.
Рэка- О; прн разомкнутом ЭК (в выключенном состояннн полупроводннкового прибора) внутреннее сопротпвленне ЭК должно стремнться к бесконечностн тезка -ьсо; время переключения ЭК нз включенного состояния в выключенное н наоборот должно стремиться к нулю: 7;ьО; )а-ьО. Степень приближения реальных свойств ЗК к указанйым требонанням отражается его статнческнмн н дннамнческнмн характернстнкамн. Зависимость напряжения нагрузки от изменекня входного электрического сигнала определяется статической характеристикой передачи СК ивп» =ф(евв). В общем случае таких характеристик две.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
