Компаратори напруги - Студопедія

В електроніці часто виникає необхідність порівняти два сигнали. Порівняння можуть підлягати як аналогові, і цифрові сигнали. Зазвичай пристрої порівняння сигналів називаютькомпараторами.

За допомогою компараторів фіксують моменти рівності двох сигналів, що порівнюються. Якщо як сигнали, що підлягають порівнянню, використовуються напруги, то в цьому випадку застосовують компаратори напруги.

У загальному випадку, в залежності від числа порогових рівнів, що задаються, з якими порівнюється вхідна напруга, розрізняють однопорогові і багатопорогові аналогові компаратори.

В ідеальному компараторі його вихідна напругаUвыхможе набувати лише двох значень, одне з яких відповідає рівню логічного 1, а інше – рівню логічного 0. Найчастіше в схемах компараторів як їхня основна ланка використовують ОУ без ланцюга ООС.

Компаратори є складовою пристроїв автоматичного контролю параметрів виробів, аналого-цифрових перетворювачів сигналів, ключових регуляторів і стабілізаторів напруг, широтно-імпульсних модуляторів і т.п.

Як аналогові компаратори можуть використовуватися спеціалізовані аналогові мікросхеми. Їх основу становлять ОУ, які у нелінійному режимі. Основні параметри деяких із них наведені у таблиці 3.1.

Параметр	К521СА1, К554СА1	К521СА2, К554СА2	К521САЗ, К554САЗ	К521СА4
Коефіцієнт посилення, тис.	0,75	0,75
Коефіцієнт ослаблення синфазної вхідної напруги, дБ
Напруга високого рівня (лог. 1),	2,5. 5	2,5. 4	2,5. 4,5
Напруга низького рівня (лог. 0),	0,3	0,3	0 . 0,5
Вхідний струм, мкА	0,1
Різниця вхідних струмів, мкА	0,01	0,75
Напруга зміщення, мВ	3,5
Час затримки вимкнення, нс
Напруга живлення, В: позитивне негативне	-6	-6	-15	-9
Струм споживання, мА: від позитивного джерела живлення від негативного джерела живлення	11,5 6,5	7,5
Кількість каналів
Сумісність із ЦМС	ТТЛ	ТТЛ	ттл, кмоп	ТТЛ

Найпростіші схеми компараторів можуть бути реалізовані на основі ОУ без негативного зворотного зв'язку. Розглянемо деякі з них.

Схема однопорогового компаратора напруги, виконаного з урахуванням ОУ без ООС, показано малюнку 3.23.

Як було показано раніше, напруга на виході ОУ є посиленою різницею напруг, що подаються на неінвертуючий і інвертуючий входи, тобто . Якщо ОУ задовольняє умовам ідеальності, то напруга на вході, що не інвертує (рисунок 3.23) дорівнює нулю, а напругаUвхповністю прикладена до інвертируючого входу (оскількиIвх= 0). І тут можна записати: .

Малюнок 3.23 – Однопороговий компаратор ОУ

Власний коефіцієнт посилення напруги ОУKU0 зазвичай дуже великий (десятки. сотні тисяч). Тому навіть незначне відхилення вхідної напруги від нуля призводитиме до формування на виході компаратора напруги, близького за рівнем до напруги позитивного або негативного джерел живлення.Наприклад, якщоKU0 = 50 000, то вже при напрузі на вході близько 300 мкВ вихідна напруга буде відрізнятися від напруги джерела живлення тільки на величину напруги насичення транзисторів кінцевого каскаду ОУ (1 . 1,5 В) .

Таким чином, для напруги на виході компаратора, схема якого наведена малюнку 3.23, можна записати

(3.36)

Оскільки в розглянутій схемі вихідна напруга є результатом порівняння вхідної напруги з напругою, що дорівнює нулю, схема отримала назву "нуль-компаратор" або "нуль-індикатор".

На малюнку 3.24 показані епюри напруги на вході та виході компаратора.

Малюнок 3.24 – Осцилограми напруги у схемі

До входу компаратора, що не інвертується, можна підключити джерело постійної напругиUоппозитивної або негативної полярності. У цьому випадку вхідна напруга порівнюватиметься з напругоюUопі на виході компаратора формуватиметься напруга високого рівня відповідно до умови

(3.37)

Важливим параметром компаратора є час перемикання - час зміни вихідної напруги від максимального до мінімального (або навпаки) рівня. У спеціалізованих ОУ компараторів час перемикання становитьtn= 5...500 нс.

Одним із недоліків компаратора є обмежений динамічний діапазон вхідних сигналів. Для розширення динамічного діапазону (для забезпечення можливості порівнювати напруги щодо великого рівня) на вході компаратора включають діоди, що шунтують вхідні ланцюги при перевантаженні ОУ (рисунок 3.25).

Малюнок 3.25 – Схема однопорогового компаратора

із захистом від перевантажень по входу

Часто виникає потребавизначити, чи знаходиться контрольована напругаUвхвсередині деякого «коридора» між двома рівнямиU1 іU2. У цьому випадку застосовують двопорогові компаратори (рисунок 3.26,а).

На виході двопорогового компаратора (тобто на виході схеми І) сигнал матиме рівень логічної 1, якщо вхідна напруга набуває значення відповідно до умовиU1оп

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:

Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно

---