Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 19
Текст из файла (страница 19)
линейные элементы: диоды, стабилитроны, ' ',: транзисторы и др. Так, например, в схеме лога-,'=, рифматора тока (рис. 8.8) в цепи отрицательной .'„: обратной связи включен диод сх. Для зтов схе- '-,,': мы можно записать уравнения: )и=-1„, и„и.=яа Учитывая связь между током и напряженнем ла диоде т',=-1,г" "', получим значение выходного '' напряжения и„и„= тРт )п 1'е'„, I1,.). (8.15) Рис. Ка Схема яотарифматоря тека ва лиффсреввиаяьвом ОУ Лекция 9.
Аналоговые компараторы напряжений Устройство и принцип действия. Компараторами напряжений называют интсг рвльные микросхемы, предназначенные для сравнения двух напряжений и выдачл;"-,'-,.' результата сравнения в логической форме: больше илп меньше. По сути детзв;,:!',:! компаратор напряжения чувствителен к полярности напряжения, приложеппогс::,'. между его сигнальными входами. Напряжение на выходе будет иметь высок)лт::::,::.,.' уровень К,.„„всякий раз, когда разность напряжений между неинвертирующнм л::,„'; Лекция 9.
Аналоговые комли ато ы нап яжений !:;, впвертирующим сигнальными входами положительна и, наоборот, когда разно- -' .стное напряжение отрицательно, то выходное напряжение компаратора соответ- 11 ствует логическому нулю 1У„„„. Это правило записывают следующими образом: 1у'~а, при 1усс> еу„,, или А1у„„>0, '-=(!:: (9. 1) Графическая зависимость выходного напряжения от разности входных напря:;,.!: жений приведена на рис. 9.1 и, а условное схематическое обозначение компарато;":;:ра приведено па рис.9.1б.
Как видно из обозначения, компаратор напряжения '::,::помимо основных сигнальных входов может иметь служебные входы различного ,: - назначения: стробирования, балансировки, согласования уровней и др. Упрощенная структурная схема компаратора напряжения приведена на ;::1'ряс.9.2. Она состоит из входного дифференциального каскада ДК, устройства ;:::. смещения уровней и выходной логики. Входной дифференциальный каскад фор- ~";:1:Мирует и обеспечивает основное усиление разностного сигнала.
Помимо этого, он ;-:::;.'позволяет осуществлять балансировку выхода при помощи внешнего подстроеч",'-:::„ного резистора и позволяет скорректировать напряжение смещения нулевого уровня в пределах до 1 ... 2мВ„возникающее в дифференциальном каскаде ';,"!. 'С помощью балансировки можно также установить предпочтительное начальное ;;: ссстояние выхода.
'-а.',У Входы стробирования предназначены для фиксации момента времени, когда !:::,алроизводится сравнение входных сигналов и выдача результата сравнения па а;;",;выход. Для этого на вход стробировапия подается импульсный сигнал разреше- !~;'.Иля сравнения. Результаты сравнения могут появляться па выходе компаратора ~''-,' только во время строба или могут фиксироваться в элементах памяти компарато!'.': ра'до прихода очередного импульса строба, Таким образом, стробируемые компа- ~!,',.)жторы могут быть без памяти и с памятью.
Кроме этого, стробирование может ;~,'авыполняться по уровню импульса или по его фронту 1перепаду уровней). Для !!суказания сгробирования по фронту на входе стробирования изображается направ- ~;:: ление перепада от низкого уровня к высокому или, наоборот, от высокого ;:.: уровня к низкому ' . Пример такого обозначения стробировання приведен на '::: рис.9.1с б) в) 0 9З -"',,'::,Рис. К!.
Перелаточнаа аараатсрнстииа 1а) и условное пюбражение стробируемых аомпараторов ео стробированисае но уровню (оу и по фронту (а) Раздел 2. Аналоговые интсз яльнме мик осхемы Рис. 9.2. Упро1иенная структурная схема комнкрязорк срабатывание компаратора при увеличении или уменьшении входного на--!з, пряжения; коэффициент ослабления синфазного сигнала К,о, — отношение синфазного.'!::. сигнала 1/е,„к дифференциальному сигналу А1/„„вызывазощему срабатыва.
с пие компаратора К,о,м20!ф1/,„„/А1/„„); + Ео — Е„ Поскольку импульс строба приходит одновременно с изменяющимся входным сигналом, то минимальная длительность стросзронм ко ба 1или его фронта) должна быть см кяекня такой, чтобы входной сигнал уси'„ пел пройти через дифференциаль- и„ ный каскад, прежде чем сработа- ДК ет ячейка памяти. Это время кз называют обычно временем разрешения еыборкц. Применение стробирования повышает помехозащигденность компаратора, так как помеха может изменить состояние выхода только в узкое .
время разрешения выборки. Бккяисирокка Цепь смещения, подключае-:;. мая к дифференциальному каска ду, обеспечивает получение оптимальных уровней токов в элемен-':, тах дифференциального каскада я исключает его насыщение при большом уровне входных сигналов, Кроме этого, '.,", устройство смещения устанавливает также соответствующие уровни напряжения и '; тока в выходном логическом каскаде. Благодаря этому обеспечивается работа ком-' паратора с определенным типом логики — ТТЛ, ЭСЛ или КМОП (см. Лекцию 12)..:" Характеристики аналоговых компараторов. Аналоговые компараторы описы-,'„ ваются набором параметров, которые нужно учитывать при их использовании. ':, Основные параметры можно разделить на статические и динамические, К стати-': ческим параметрам относятся такие, которые определяют его состояние в устано','.::: вившемся режиме: .
пороговая чувствительность — минимальный разностный сигнал, который':. можно обнаружить компаратором и зафиксировать на выходе как логиче;, !: ский сигнал; ° напряжение смещения е.м — определяет смещение передаточной характерно«'::::: тики компаратора относительно идеалыюго положения (см. рис. 9.!а) ~для."!е коррекции этого смещения используют балансировку); ° входные токи 1;„и 1; — токи, протекающие через входные выводы компаратора;- ° разность входных токов /э/,„=Г" -1;, -- ток, протекающий через закорочеи-,': пые входы: . напряжение гистерезиса 1/, --. разность входных напряжений, вызывающих:,:,:: Лекция Р. Аналоговые компараторы на яжений Рис.
9,З Передазозггая каракзерногика комиаразора без гиагерезиеа 00 и с гиагерезиеам (бз входное сопротивление .- полное а) ЕУ„и„ входное сопротивление для малого разностного сигнала; и' * выходные логические уровни зна- з5 К„ чение напряжения гУ,'и„и бга, „ 0 ° выходной ток У„„„-- ток, отдаваемый б) У„„,„ компаратором в нагрузку. Некоторые из перечисленных статих а ;- ческнх параметров компаратора влияют на :;-:его суммарную погрешность. К таким па- Ли„„, Дим ; раистрам относятся: напряжение смещения К ',з,,е нулевого уровня и его температурный , ксзффициент гУе„,.lс!Т, входные токи Ум и " 'ях разность йУ„„, а также напряжение гис' терезнса С, Гисгерезис компаратора проявляется в ,,:;".:тйи, гго переход из состояния гуе„„„в состояние у,' „происходит при входном ',, напряжении дог„„;„а возвращение из бг„'„„в (Уе„„„— - при напряжении з5СУ,„з. Раз'" вясть И/м, - г5У,„з =- еУг называется напряжением гистерезиса.
Напряжение гистере'- зяса входит в полную погрешность компаратора, если дог„, изменяет знак. Нали:".' чке гистерезиса связано с использованием в компараторе положительной обратз'.,цвай, связи, которая позволяет устранить дребезг еУ„и„при Лог„.„г<0. Наличие -':;,:пктерезиса приводит к появлению зоны неопределенности, внутри которой ;левозможно установить значение АУ,„ о!,,':.,'. ' Основным динамическим параметром компаратора, определяющим его быст- ~.:,-рсдейсгвне, является время задержки распространения скачкообразного входного .,:,.Сигягала. Иногда зто время называют временем переключения компаратора. Это "'„;время отсчитывают от момента подачи входного сигнала ЬсУм до момента, когда :,4яеходной сигнал достигнет уровней СУ,',,„или Уо„,„.
Время задержки распростране„:!)йи существенно зависит оз уровня входного дифференциального сигнала з5Уаа .:::";;:При увеличении напряжения пгУ„„время задержки распространения уменьшается. .";На рнс. 9.4 а показаны переходные характеристики компаратора при различных :-:::::пггачениях уровня входного сигнала пзУ„„=2...20мВ.
Из приведенного графика ";:.".)ледует, что при изменении входного напряжения на порядок время задержки изз!,певяется примерно в 2,5 раза. График зависимости времени задержки расцросгра'::::;':йе1ггзя от уровня входного сигнала приведен на рис. 9.4 гз. :,.::.' ' В дополнение к перечисленным вьпле стробируемые компараторы характери:;„"..:.ауготся дополнительными параметрами, обусловленными использованием импуль:;: па стропа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
