Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 90
Текст из файла (страница 90)
У компаратора Т1С374 температурный коэффициент напряжения смещения всего 0 7 мкВ('С, а временнбй дрейф 0,1 мкВ/месяц (номинал). Наряду с низким входным током смешения 20 пА и низким входным током сдвига 1 пА отличительной особенностью этого компаратора является его способность работать от одиночного источника питания при минимальном напряжении питания до 2 В. Время срабатывания при перепаде входного напряжения 100 мВ равиобб0 нс, а если на входе переключается ТТЛ-сигнал, то время переключения уменьшается до 150 нс. ЗАДАЧИ 7,!.
Широтно-импульсный модулятор. Дано: иа иивертирующий вход ком. паратора подаются импульсы треугольной бармы (рис. 37.), а), а на не. инвертирующий — входной аналоговый сигнал, У„Фмрррйтфэ Уа Чь 4 ~ — т — ~ У, Рвс. 37.!. а) Покажите, что форма выходного напряжения будет такой, как иа рис.
37,(, б, причем ширина импульсов определяется формулой йу (У«Г)гр) 7 при 0 ( («! ( («р. б) Прп Рр= + (О В и точностй преобразования напряжение-ширина импульса ~ ! % при изменении входного напряжения в отношении (000 ! определите»ов, если установка «нуля» не производилась. (Ответ: *О,! мВ (максимум).) в) Если установка «нули» производилась при 25'С, а диапазон изменения рабочей температуры лежит в пределах от 0 до +50'С, то какой при этом максвмально допустимый ТКИ? (Ответ: ~4 мкВ/'С,) 516 Глава 7 г) Пусть зависимость ТКН от роа определяется выражением ТКН уев(Т.
Найдите максимальное роа для условий предыдущего пункта, (Ответ: ~1,2 мВ (максимум).) д) При (ра<с н! — — 50 нс и гр,г!и с! —— 40 нс определите максимальную частоту треугольных импульсов, при которой ошибка в ширине ии, пульса, связанная с временем срабатывания, не превышает 0,5 ээ и максимальную частоту входного сигнала. (Ответ: 500 кГц, 250 кГц,) 7.2. Генератор леандроз (рис. 37.2). Пусть высокий н низкий уровни выход. ного напряжения компаратора соответственно (1огг и Роь. а) Покажите, что частота генерации )о,с определяется выражением )о,с, = 1!2(7тС, 1п 3.
б) Покажйте, что форма выходного напряженна компаратора — меандр, в) При (1, = !000 Ом и Ст ! иФ определите частоту генерации. (Ответ: 455 кГц.) г) Что ограничивает максимально возможную частоту в этой схеме? я~ ч с, Рис. 37.2, ("ои + 'гоь)(2 7.3. Генератор нландроэ (рнс. 31.3). Пусть высокий и низкий уровни выход. ного напряжения компаратора соответственно (гон и уош а) Покажите, что частота генерации (озо определяется ныражением )озо*" 1!2)(,С, !и 2. и~ Рис. 37.3. б) Покажите, что форма выходного напряжения компаратора — меандр. в) При йг 1000 Ом и Сз = 1 нш определите частоту геверацин.
(Ответ' 72! кГц.) г) Что ограничивает максимально возможную частоту в этой схеме Компарапюры напряжения 5!7 74. Импульсный еенерапюр (рис. 37,4). Определите; а) гь (ответ. 6,9 мкс); б) Гз (ответ 69 мкс); в) частоту генерации (ответ !3,! кГц). г) Нарисуйте график !ео(г) при обратной полярности вклпсменик диодов 0т и 0е. очному оор ч ыьаВ Рнс. 37.4. д) За счет уменьшения постопнных времени ??дСь и )?зС, частоту можно увеличить.
Что ограничивает максимально возможную частоту, которую может обеспечить даннан схемз? е) Каково назначение погрузочного резистора? 7 5. Генератор аременнбй задержки (рис. 37.5). а) найдите времена задержки для У,, у „н у, . (Ответ: 1,05 мкс, 2,23 мкс, 3,57 мкс.) б) Определйтеширину импульсов для У,, У, н У . (Ответ: 8,95 мкс, 7,77 мкс, 6,43 мкс.) 6)6 Глава 7 + Гв и 10 ног "! О Чот Рнс. 37,6. Рвс.
37.6 7.$. Схема ряравлвния тгрмосгпааюм (рис. 37.6). Дано: комнаратор С, имеет ран + (О В (включение нагревательного элемента) и )гол = О (выключение нагревательного элемента), Датчик температуры вырабатывает выходное напряжение, которое определнется формулой )га = ((О мВ)'С) Т, где Т вЂ” абсолютная температура в кельвииах, Устанавливаемая температура Таит регулируется от 20 до ЗО'С. Нагревательный элемент вклю чается, когда температура становится ниже Тает — ! 'С, и включается, Кампаратары напряжения когда температура становится выше Такт+ 1'С. Опорное напряжение равно Уивг = +1,00 В.
а) Найдите Ит г!и н Кк. (Ответ: 2,0 кОм, 1,93 кОм, 100 Ом.) б) Найдите Кт, )се н Рк, если Упвн имеет температурный коэффициент +1000 мкВ('С и прн 20 'С Уцвн = +1,00 В. (Ответ: 1,4 кОм, 1,93 кОм, 10 Ом.) «11. Передаточные характеригтики КМОП-транзиетарае. Ток стока МОП- тр анзистора определяется выражением /рз = й [2 (Уоз — Уг) Упав — УЩ в ненасыщенном состоянии, т. е. когда 0((Уоз[ч,. [)аз— Уг [, н 1пз = й (Уак — Уг)с (1+ (Уоз — (!'аз — Уг))гул! в насыщенном' состоянии, т. е'.
когда ) Урз[» [)газ — Ус[ н [)газ [ ) [1гс[ где й и Ул — постоянные, а Ус — напряжение отсечки. Напряжения питания КМОП-инвертора Упо = +10 В и Узя = О, У и-канального МОП-транзистора йк = О,! мАСВс, Уск =+2,0 В, а Улк = — Улр = = 40)В. а) Напишите программу для ЭВМ, с помощью которой можно получать графики передаточной характеристики КМОП-ннвертора прн различных значениях отношений Лргйн н пороговых наприжений МОП-транзистора Ус б) Определйте выходное напряжение, которое находится посередине диа назона переключения (т. е. 1'о= Упо/2) при следующих йргйк и Ус р' 1) йр)як=)0 Ус = — 20 В' 2) йрг)ев = О 4 )'С = — 2 О В! 3) Сер(йв 1 0 Ус 4 О В' 4) йрг)ек = 2,0, )'С„= — 4,0 В.
в) Нандите малоснгнальиый коэффициент усиления переменного напряжения для середины диапазона переключения по кривой, полученной в п. (а). г) Определите ширину области переключения ЛУс между точками Уо = = О,!Уоо и Уо= 0,9Уор по кривой, полученной в п. (а). д) В КМОП-инверторе проведено еавтосмещеннеэ путем включения резистора между иходом н ныходом, так что Уо = Ус. Найдите начальную точку покоя по кривой, полученной в п. (а).
Определите малосигнальный иоэффнциент усиления переменного напряжения в этой точке. 7.8. КА(ОП.камларатар напряжения. В компзраторе напрссхсения на рнс. 1.26 используется трехнаскадиый КМОП.ннвертор. Коэффициент усиления каждого каскада в области переключения равен 20, а общее напряжение питания У+ = 15 В. а) Найдите приближенное значение для ширины диапазона переключе. ния ЛУс КЛ!ОП-ннвертора. (Ответ: 1,9 мВ.) б) Токи утечки плечей на МОП-транзисторах О, и Оэ 20 пА (минимум) каждый, а минимальная частота сннхроснсзацисс 10 к)йц. Найдите емкость Сс, такую, чтобы дрейф напряжении У; при высоком ср,(фс имеет низкий уровень) был не более 1,0 мВ. (Ответ; 2,0 пф (минимум).) в) Прн С = 8,0 пФ и обсцей шунтирующей емкости на входе КМОП.
иивертора 4,0 пФ выведите зависимость ЛУс от Уз — Уппн прн фа, имеющем высокий уровень. (Ответ: ЛУс = 2 (Уз — Уцпг)13.) г) Пусть выходное сопротивление инвертора 300 Ом, сопротивление ключей на МОП-транзисторах в открытом состоянии ж)0 Ом, а общая емкость стока ннвертора 10 пф. Определите время, необходимое, чтобы напряжение на инверторе изменилось на 10 мВ от начального уровня ()гс = Уо = Уо), если фс имеет высокий уровень.
[Ответ: 31 нс.) д) Определите максимальную частоту синхронизации, исходя нз условий п. (г) и у ппывая, что время переключения с)в в высокое состояние ие Глава 7 меньше времени переключения в высокое состояние фь. (Ответ 15 МГ е) Пусть и для и-канального н для р-канального МОП-транзисторов й = 10 мкА!В и Уг = — Уь = 2,5 В. Найдите )гп, /оз прц Р— Р н усредненную мощность рассеянии прн !' = гмьь. (Ответь 7,5 В, 250 мкй 938 мкВт.) ж) Решите задачу п.
(е), если общее напряжение питания $'~ = 10 В (Ответ: 5,0 В, 53 мкА, !58 мкВт.) а) Данный КМОП-компаратор напряжения является элементом сист выборки данных. Нарисуйте форму выходного напряжения при у ) Уиин и при Ун е.. Уиип. ЛИТЕРАТУРА Сплав!!у 7. А. Апа!ой!и!еяга(еб С!гсшЬ, %!!еу, 19?5. 6гавгав А 6, Тоаер 6.
Е., Ние!ьгпая Е. Р. ОрегаВопа! Лгпр11!!егь-Ось!йп апб Арр1!саНопь, Мсбгатт-Н!!1, !971. (Имеется перевод: Проектирование ц прн. менение операционных усилителей/Под ред. Дж. Грэма, дж. Тобц в Л. Хьюлсмана. Мл Мнр, 1974.) НатН(оа (?. А, Нажата йг. 6, Ваь!с 1п(ейга!еб СЬсш'! Епй!пеег!пй, Мсбгая Н1!1, 1975. Евай в'. (7. Напбйоо1г о! 1п1ейга!ег( С!гсшЬ, Веь(оп, 1978.
Ееий 7. 1!. Манна! 1ог 1п1ейга(ед С!гсш1 13ьегь, ((ее!оп, 1973. М!!!хааа в. М!сгое!ес(гоп!сь, МсОгаье-Н(!1, 1979. А4!Гга Ю. К. Ап 1п1гобнсВоп 1о О!8!!а! апб Апа!ой 1п1ейга1еб С!гоп!Ь аггб Арр!!са1юпь, Нагрег апд йом, !980. Юм!га А. Ю., Юлий К. С. М!сгое1ес1гоп!с С!гсшЬ, Но!1, РНпейаг! апг! Ъ(г!пь!оп, 1982. 1-дава 8. Интегральные схемы специального назначения ОУ и компараторы напряжения широко используются для выполнения различных функций в самых разнообразных системах. Наряду с ними существует большое количество других типов аналоговых ИС, которые имеют более узкую область применения и используются в таких разделах техники, как связь, управление, обработка сигналов, оптоэлектроника, цифровые системы и элементы интерфейса компьютеров, Некоторые ИС специального назначения кратко рассматриваются в данной главе. Подробное их изучение выходит за рамки данной книги, однако более полную информацию о них можно найти в другой книге автора Арр!уса!!опа о! Апа!од !и!ейга!ег! С!гси!!з.
Кроме того, эта глава снабжена обширным списком литературы. 8.1. Стабилизаторы напряжения Стабилизатор напряжения — это устройство, которое вырабатывает постоя нное напряжение, необходимое для работы схемы или для обеспечения тока в нагрузке. Внутренняя схема стабилизатора управляет выходным напряжением таким образом, чтобы оно было относительно независимо от тока, потребляемого нагрузкой, напряжения питания и напряжения в сети, температуры окружающей среды. Стабилизатор напряжении ьюжет быть частью более сложной электронной схемы, но чаще всего он выполняется в виде отдельной конструктивной единицы, или модуля, как правило, в интегральном исполнении. Основная структурная схема стабилизатора напряжения приведена на рпс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
