|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы мьтх сигналов. Типовой компаратор имеет дза входа для аналоговых сигналов «вхИ Uaov и выход двоичного сигнала. Таким образом, компараторы можно рассматривать как линейно-дискретные схемы. Компараторы напряжения характеризуются рядом параметров, важнейшими из которых являются чувствительность, быстродействие, нагрузочная способность. Под чувствительностью, или разрешающей способностью, понимают минимальную разность входных аналоговых сигналов, при которой компаратор вырабатьшает выходной сигнал, соответствующий
Рис. 3.29. Статические характеристики идеального (а) и реального (б) компараторов Рис. 3.30. Зона смещения точки срабатывания компаратора переходу схемы из одного логического состояния в другое. На рис. 3.29 приведены статические характеристики «вых =/[«вх-fnop] идеального и реального компараторов. В идеальном компараторе (рис. 3.29, а) выходной логический сигнал формируется в момент равенства сравниваемых напряжений («вх = fnop). Разрешающая способность реального компаратора (рис. .3.29, б) Ами является функцией коэффициента усиления и величины логического перепада выходного напряжения. Для компараторов с коэффициентом усиления сотни тысяч и логическим перепадом единицы вольт значение Аи„ составляет десятые доли милливольта. Значение Аыц. полученное из статических характеристик, определяет точность работы компаратора без учета влияния других источников погрешностей. Старение элементов схемы, изменение температуры окружающей среды, дрейф входных токов, воздействие флюктуационных шумов и влияние ряда других факторов приюдят к дополнительным погрешностям работы компаратора. Точка срабатывания компаратора под воздействием перечисленных факторов будет смещаться в пределах некоторой зоны неопределенности А«н (рис. 3.30), ширина которой и определяет чувствительность компаратора. Быстродействие компаратора определяется интервалом времени, отсчитанным от момента подачи на вход скачкообразного напряжения до момента достижения выходным сигналом значений, соответствующих уровням логической 1 или О (в зависимости от начального состояния схемы). Различают время включения вкл (длительность стадии перехода схемы из состояния логического О в 1) и время выключения 1ь1кл (длительность стадии перехода из состояния логической 1 в 0) компаратора. Для симметричных схем /ь"кл = выкл. Время переключения современных интегральных компараторов составляет десятки наносекунд. Нагрузочная способность определяется количеством цифровых схем, которые можно одновременно подключить к выходу компаратора. По уровням выходного напряжения интегральные компараторы можно сопрягать с логическими элементами ИС. Как отмечалось, аналоговые компараторы выполняют функции сравнения входных напряжений, усиления их разности и выработки  "to
 Рис. 3.31. Схемы простейших компараторов (а, в, д)\ входные и выходные сигналы (б, г) цифровых выходных сигналов. Эти функции могут быть вьтолнены с помощью операционных усилителей. Простейшим компаратором напряжения может служить ОУ без обратных связей, на вход>1 которого подано опорное и входное напряжения (рис. 3.31, а). Такой компаратор позволяет сравнивать сигналы одинаковой полярности. Когда сигналы и Unov подаваемые на разные входы, уравниваются, выходной сигнал должен быть равен нулю (рис. 3.31, б). При этом значения сигналов и f/nop не должны превышать допустимые уровни синфазного входного напряжения для данного типа ОУ. Недостатком такой схемы является несовместимость уровней выходного напряжения со стандартными уровнями цифровых интегральных схем. Для согласования уровней напряжения в схему вводят или нелинейный двухполюсник, включаемый между выходом и инвертирующим входом усилителя [2, 12], или диодный ограничитель (рис. 3.31, е). Напряжение с выхода ОУ ограничивается с помощью диодов Д1, Д2 и резистора Rs на уровнях -0,6 и 4-3,6 В (рис. 3.31, г), поэтому сигналы от компаратора можно непосредственно подавать на входы низкоуровневых цифровых ИМС (например, ТТЛ-схем). Эти компараторы имеют недостаточно высокое быстродействие (единицы микросекунд) и требуют подключения внешних дискретных корректирующих элементов к ОУ (на рис. 3.31 они не показаны). Компараторы на основе ОУ могут быть построены с положитель" ной обратной связью (рис. 3.31,5) между выходом и неинвертирую-щим входом (регенеративные компараторы). Отличительной особенностью их является наличие гистерезиса передаточной характеристики, который ограничивает достижимую точность сравнения сигналов. 2j8kU3,9k Вкады,. 8 -о Земля Выход 1,7К  Рис. 3.32. Интегральный компаратор 521СА2: а - принципиальная схема: б, в - переходные характеристики при различных значениях входного дифференциального сигнала Однако наличие гистерезиса в ряде случаев является желательным, так как позволяет избавиться от влияния помех на уровень срабатывания компаратора [2, 12]. Наиболее распространены интегральные компараторы, выполненные на основе одного или нескольких дифференциальных усилительных каскадов на биполярных транзисторах. Компараторы в интегральном исполнении компактны, надежны, потрляют небольшую мощность, имеют высокую чувствительность и малое время переключения [3, 4, 12 , 24, 25, 36, 70]. Рассмотрим основные параметры и свойства некоторых интегральных компараторов. Принципиальная схема компаратора 521СА2 приведена на. рис. 3.32, а. Она состоит из двух дифференциальных усилительных каскадов, выходного эмиттерного повторителя, схемы перевода парафазного сигнала в синфазный, цепей сдвига уровня и ограничения амплитуды выходного напряжения. Первый усилительный каскад выполнен на транзисторах Ti, Т2, Т3 и резисторах R, R2, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||