Структурная схема и характеристики КА

Для низкоскоростных сигналов в принципе можно в качестве КА использовать ОУ в режиме насыщения. Но на высоких скоростях невозможно будет получить требуемое малое время срабатывания схемы, поскольку не будут успевать рассасываться носители в базах выходных транзисторов. Поэтому применяют специализированные схемы КА.

Обычно КА содержит 3 каскада:

· Входной дифференциальный усилитель ДУ1;

· Промежуточный дифференциальный усилитель ДУ2;

· Выходной формирователь ВФ.

Передаточная характеристика КА приведена на рис. 9.5,а.

В диапазоне значений разностного входного сигнала от – 3 мВ до + 3 мВ характерен гистерезис – значение U_вых зависит от направления изменения U_вх. Этот гистерезис можно устранить соответствующей внешней настройкой, однако некоторая зона неопределённости ΔU_вх остается (рис. 9.5,б).

На рис. 9.6 приведена временная характеристика КА.

Время задержки t_зд обычно нормируется при перепаде входного дифференциального напряжения от +100 мВ до – 5 мВ и составляет примерно 100 нс. Время срабатывания t_ср = t_зд +t_нрс ≈ 200 мс.

Пороговый компаратор (компаратор с окном)

Пороговый компаратор может быть построен на двух КА, источниках пороговых напряжений U₁ и U₂ и логической схеме «И» (рис. 9.7,а). Уровни сигнала Х₁ на выходе КА₁ равен логической «1» при U_вх > U₁ , сигнала Х₂ на выходе КА₂ равен логической «1» при U_вх < U₂ , сигнала Y на выходе схемы «И» равен логической «1» при U₁ >U_вх<U₂ (рис. 9.7,б).

Триггер Шмитта

В детекторах уровня с одним пороговым напряжением U_оп неприятны шумы, если амплитуда входного сигнала U_{вх max} ≈ U_оп. Они вызывают так называемый «дребезг» выходного сигнала. В триггере Шмитта введены два пороговых напряжения U₁ и U₂ , что позволяет исключить «дребезг». На рис. 9.8,а дана схема инвертирующего триггера Шмитта, выполненного на КА. Выходные характеристики триггера Шмитта приведены на рис. 9.8,б.

Работа инвертирующего триггера Шмитта описывается выражениями:

( 9.1)

Для схемы (рис. 9.8,а) гистерезис напряжения равен

. (9.2)

Основные параметры КА

К основным параметрам КА относятся:

· чувствительность U_вх.min , мВ;

· быстродействие t_ср = t_зд +t_нрс , нс;

· напряжение смещения U_см , при котором нормируются параметры, мВ;

· входной ток I_вх , мА;

· напряжение питания U_п , В.

Параметры некоторых КА приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1.

Глава 10. АНАЛОГОВЫЕ КЛЮЧИ И КОММУТАТОРЫ

Принцип действия

Аналоговые ключи предназначены для коммутации (переключения) входных аналоговых сигналов. Принцип действия аналоговых ключей поясним на примере механических переключателей.

На рис. 10.1,а показан последовательный ключ и пример его реализации не полевом транзисторе. Если сопротивление нагрузки Z_н содержит ёмкость, то при размыкании ключа напряжение U_вых падает не мгновенно, что снижает быстродействие ключа. Этот недостаток устранён в параллельном ключе (пример его реализации на биполярном транзисторе показан на рис. 10.1,б). На рис. 10.1,в приведён последовательно-параллельный ключ и его реализация на комплиментарной паре биполярных транзисторов.

а)	б)	в)
Рис. 10.1. Аналоговые ключи и примеры их реализации: а – последова-тельный; б – параллельный; в – последовательно-параллельный

Для уменьшения выходного сопротивления на выходе транзисторного ключа может быть включён ОУ.

Аналоговые ключи могут выполняться также на диодах, как было показано в параграфе 6.3.4 (рис. 6.20, рис. 6.23). Диодные ключи имеют минимальное время срабатывания – до 1 нс и менее.