Компаратори за напрежение - Studopedia
В електрониката често е необходимо да се сравняват два сигнала. Могат да се сравняват както аналогови, така и цифрови сигнали. Обикновеносигналните компаратори се наричат компаратори.
С помощта на компаратори се фиксират моментите на равенство на двата сравнявани сигнала. Ако напреженията се използват като сигнали за сравнение, тогава се използват компаратори на напрежение.
В общия случай, в зависимост от броя на предварително зададените прагови нива, с които се сравнява входното напрежение, се разграничават еднопрагови и многопрагови аналогови компаратори.
В един идеален компаратор неговото изходно напрежениеUoutможе да приема само две стойности, едната от които съответства на ниво логическа 1, а другата на ниво логическа 0.
Компараторите са неразделна част от устройства за автоматичен контрол на параметрите на продукта, аналогово-цифрови преобразуватели на сигнали, ключови регулатори и стабилизатори на напрежение, широчинно-импулсни модулатори и др.
Като аналогови компаратори могат да се използват специализирани аналогови микросхеми. Те се основават на операционна система, работеща в нелинеен режим. Основните параметри на някои от тях са дадени в таблица 3.1.
| Параметър | K521CA1, K554CA1 | K521CA2, K554CA2 | K521SAZ, K554SAZ | K521CA4 |
| Коефициент на усилване, хиляди | 0,75 | 0,75 | ||
| Коефициент на затихване на синфазни входни напрежения, dB | ||||
| Високо ниво на напрежение (log. 1), V | 2.5. 5 | 2.5. 4 | 2.5. 4.5 | |
| Ниско ниво на напрежение (log. 0), V | 0,3 | 0,3 | 0 . 0,5 | |
| Входен ток, µA | 0,1 | |||
| Разлика на входния ток, µA | 0,01 | 0,75 | ||
| Преднапрежение, mV | 3.5 | |||
| Време за забавяне на изключване, ns | ||||
| Захранващо напрежение, V: положително отрицателно | -6 | -6 | -15 | -9 |
| Ток на консумация, mA: от положителен източник на захранване от отрицателен източник на захранване | 11.5 6.5 | 7.5 | ||
| Брой канали | ||||
| CMS съвместимост | TTL | TTL | ttl, kmop | TTL |
Най-простите сравнителни схеми могат да бъдат реализирани на базата на операционен усилвател без отрицателна обратна връзка. Нека разгледаме някои от тях.
Схемата на еднопрагов компаратор на напрежение, направен на базата на операционен усилвател без OOS, е показана на фигура 3.23.
Както беше показано по-рано, напрежението на изхода на операционния усилвател е усилената разлика между напреженията, приложени към неинвертиращите и инвертиращите входове, т.е. Ако операционният усилвател отговаря на условията за идеалност, тогава напрежението на неинвертиращия вход (Фигура 3.23) е нула и напрежениетоUinе изцяло приложено към инвертиращия вход (тъй катоIin= 0). В този случай можете да напишете: .
Фигура 3.23 - Компаратор с един праг на операционния усилвател
Вътрешното усилване на напрежението на операционния усилвателKU0 обикновено е много голямо (десетки ... стотици хиляди). Следователно дори леко отклонение на входното напрежение от нула ще доведе до образуване на напрежение на изхода на компаратора, близко по ниво до напрежението на положителните или отрицателните източници на захранване.Например, акоKU0 = 50 000, тогава вече при входно напрежение от около 300 μV, изходното напрежение ще се различава от захранващото напрежение само от напрежението на насищане на транзисторите на крайния етап на операционния усилвател (1.1.5 V).
Така за напрежението на изхода на компаратора, чиято верига е показана на фигура 3.23, можем да напишем
(3,36)
Тъй като в разглежданата схема изходното напрежение е резултат от сравняване на входното напрежение с напрежение, равно на нула, веригата се нарича "нулев компаратор" или "нулев индикатор".
Фигура 3.24 показва диаграми на напрежението на входа и изхода на компаратора.
Фигура 3.24 - Форми на вълните на напрежението във веригата
Източник на постоянно напрежениеUopс положителен или отрицателен поляритет може да бъде свързан към неинвертиращия вход на компаратора. В този случай входното напрежение ще бъде сравнено с напрежениетоUopи на изхода на компаратора ще се генерира напрежение с високо ниво в съответствие с условието
(3,37)
Важен параметър на компаратора евремето за превключване- времето, необходимо на изходното напрежение да се промени от максималното към минималното (или обратното) ниво. В специализираните операционни усилватели за сравнение времето за превключване еtn= 5 ... 500 ns.
Един недостатък на компаратора е ограниченият динамичен диапазон на входните сигнали. За разширяване на динамичния обхват (за да се даде възможност за сравнение на напрежения на относително високо ниво), на входа на компаратора се включват диоди, които шунтират входните вериги на операционния усилвател в случай на претоварване (Фигура 3.25).
Фигура 3.25 - Схема на еднопрагов компаратор
със защита от претоварване на входа
Често има нуждаопределя дали контролираното напрежениеUinе вътре в определен „коридор“ между две ниваU1 иU2. В този случай се използва двупрагов компаратор (Фигура 3.26,a).
На изхода на двупраговия компаратор (т.е. на изхода на веригата И) сигналът ще има логическо ниво 1, ако входното напрежение приеме стойност в съответствие с условиетоU1op
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:
Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)много е необходимо