Общие сведения о компараторах
Аналоговые компараторы и таймеры
1. Аналоговый интегральный компаратор. 2. Применение компараторов. 3. Параметры компараторов. 4. Аналоговые таймеры.
Аналоговый интегральный компаратор. Общие сведения о компараторах
Компаратор — это устройство сравнения. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения величин двух аналоговых сигналов. Если обозначить входной анализируемый сигнал V1N, а опорный сигнал (или уровень сравнения) VREF, то выходной сигнал компаратора Vout — (представляющий собой логический сигнал, содержащий 1 бит информации) будет определяться по правилу Выходной сигнал компаратора в большинстве случаев подается на входы логических устройств и потому согласуется по уровню и мощности с их входами. Таким образом, компаратор — это элемент перехода от аналоговых к цифровым сигналам, и по сути дела является одноразрядным аналого-цифровым преобразователем. Компаратор (аналоговых сигналов) (англ. comparator —сравнивающее устройство) — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логическую «1», если сигнал на прямом входе («+») больше, чем на инверсном входе («−»), и логический «0», если сигнал на прямом входе меньше, чем на инверсном входе.
Неопределенность состояния выхода компаратора при разности входных сигналов |V1N — VREF| ~ 0 нет необходимости уточнять, так как реальный компаратор всегда имеет либо конечный коэффициент усиления (Рис. 3а),либо петлю гистерезиса (Рис. 36).
Рис. 3. Характеристики компараторов (при VREF = 0): а — с конечным коэффициентом усиления, б — с гистерезисом (VG — ширина петли гистерезиса) Чтобы выходной сигнал компаратора изменился на конечную величину|V1OUT— V0OUT| при бесконечно малом изменении входного сигнала, компаратор должен был бы иметь бесконечно большой коэффициент усиленияи работать при полном отсутствии шумов. К такой характеристике можно приблизится двумя способами: либо использовать усилитель с очень большим коэффициентом усиления, либо ввести положительную обратную связь. В первом случае при |VIN — VREF| ~ 0 = 0 характеристика компаратора будет иметь вид Рис. 4а. Это приводит к двум неприятным последствиям. Прежде всего, при очень медленном изменении VIN выходной сигнал также будет изменяться замедленно (Рис. 4б-2),что может вызвать нечеткое срабатывание последующих логических схем. Еще хуже то, что при таком медленном изменении VIN около VREF может появиться так называемый «дребезг», при котором выход компаратора многократно с большой частотой меняет свое состояние под действием помех или шумов (Рис. 4б-3).Для устранения этого явления обычно вводят положительную обратную связь, которая обеспечивает переходной характеристике компаратора гистерезис (Рис.416). Наличие гистерезиса хотя и вызывает некоторую задержку в переключении компаратора (Рис. 46-4),но существенно уменьшает или даже полностью устраняет «дребезг» VOUT .
Рис. 4.Временные диаграммы gереключения компараторов: а — входные напряжения, б — выходные напряжения компараторов с бесконечным усилением (/), с конечным усилением(2), при наличии внутреннего или входного шума (3), с гистерезисом (4)
В качестве компаратора может быть использован и обычный операционный усилитель (ОУ), как это показано на Рис. 5.Усилитель включен по схеме инвертирующего сумматора, однако вместо резистора в цепи обратной связи включены параллельно стабилитрон VD1и диод VD2. Пусть R1 = R2. Если (VIN — VRE) > 0, то диод VD2 открыт и выходное напряжение схемы равно падению напряжения на открытом диоде и не превышает 0.5...0.7 В. При (VIN — VRE) > 0KREF) < 0 на стабилитроне установится напряжение, равное его напряжению стабилизации Vcv Это напряжение должно соответствовать единичному логическому уровню цифровых интегральных микросхем, входы которых подключены к выходу компаратора. Таким образом, выход ОУ принимает два состояния, причем в обоих усилитель работает в линейном режиме. Многие типы ОУ не допускают сколько-нибудь существенное входное дифференциальное напряжение. ОУ, включенный по схеме, приведенной на Рис. 5,работает в режиме компаратора практически с нулевыми дифференциальными и синфазными входными напряжениями.
Рис. 5. ОУ в режиме компаратора
Недостатком данной схемы является относительно низкое быстродействие, обусловленное необходимостью частотной коррекции, так как ОУ работает в линейном режиме со 100% отрицательной обратной связью. Поэтому в компараторах на обычных ОУ трудно получить время переключения менее 1 мкс.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1251)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |