Компараторы напряжений

Компаратор напряжений — это устройство, предназначенное для сравнения двух напряжений — UBX+ и ?/вх_ и формирования на выходе двухуровнего сигнала UBblx = -Unm при UBX+ < UBX_ или UBblx = +Unm при ивх+вх_.

В качестве исполнительного элемента компаратора, как правило, используется операционный усилитель. Схема простейшего однопорогового компаратора и его передаточная характеристика изображены на рис. 3.40.

На входы операционного усилителя (рис. 3.40, б) подаются два напряжения. Одно из напряжений (напряжение, подаваемое на прямой вход ОУ) называется опорным ( Uon). Опорное напряжение может быть сформировано, например, с помощью резистивного делителя R{, R2. С этим напряжением сравнивается напряжение UBX_ (инверсный вход ОУ). Величину опорного напряжения для схемы рис. 3.40 можно определить, составив уравнения по второму закону Кирхгофа, например, при симметричном питающем напряжении, когда |+{/пит| = |—?^пит|» величина опорного напряжения определяется по формуле

Однопороговый компаратор

Рис. 3.40. Однопороговый компаратор: а — схемное обозначение; б — схема реализации на ОУ; в — передаточная

характеристика

при R{ = R2 опорное напряжение Uon = 0.

Операционный усилитель (рис. 3.40, б) обладает очень высоким коэффициентом усиления и —> °о), следовательно, дифференциальное напряжение Um^ = Uon - UBX_ усиливается в Ки раз (UBblx = ^ц^диф) и ограничивается напряжением питания +t/nHT и -Unm. Таким образом, на выходе ОУ будет напряжение UBblx = ^вых = +^пит’ если разность Uon-UBX_ положительна, и ивых = ивых = ~ипит’ если разность Uon - UBX_ отрицательна. Напряжения i/gbIX и ?/ьых называют напряжением высокого логического уровня и напряжением низкого логического уровня соответственно.

Если в схему компаратора ввести положительную обратную связь, то передаточная характеристика компаратора приобретает вид прямоугольной петли гистерезиса (рис. 3.41). Такой компаратор называется двухпороговым.

Меняя сопротивления резисторов делителя R{, R2 (см. рис. 3.41), можно изменять напряжение срабатывания компаратора. При R2 = 0 компаратор становится однопороговым.

Основными параметрами компаратора являются:

Двухпороговый компаратор

Рис. 3.41. Двухпороговый компаратор: а — схема реализации на ОУ; б — передаточная характеристика

  • • пороговая чувствительность — минимальный разностный сигнал, который можно обнаружить компаратором и зафиксировать на выходе как логический сигнал;
  • • входные токи /+, /_;
  • • разность входных токов А/ = /_ - /+;
  • • напряжение гистерезиса Ur разность входных напряжений, вызывающих срабатывание компаратора при увеличении и уменьшении входного напряжения. Гистерезис компаратора проявляется в том, что переход из состояния UBblx в состояние UlBBlx происходит при входном напряжении UBX = t/nopl, а возвращение из и{вых в uLx — ПРИ напряжении UBX = Unop2 (рис. 3.41, б);
  • • входное сопротивление RBX,
  • • выходные логические уровни UBblx и UgbIX;
  • • время задержки выходного сигнала относительно входного. Компараторы бывают асинхронными и синхронными (стробируемыми). В асинхронных компараторах переключение происходит в момент изменения сигнала на информационных входах устройства, т.е. при изменении UBX+ и UBX_. В синхронных переключение происходит в момент прихода на специальный вход управляющего (стробирующего) импульса. Причем переключение может происходить либо по уровню управляющего импульса (высокому или низкому), либо по его фронту (переднему или заднему). На схеме вариант управления указывается специальным символом на выводе микросхемы (рис. 3.42).
Обозначения на выводах цифровых микросхем условия срабатывания

Рис. 3.42. Обозначения на выводах цифровых микросхем условия срабатывания

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >