Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


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.

Рис. 1. Аналоговый компаратор на операционном усилителе Рис. 2. Проходная характеристика неинвертирующего компаратора

 

Неопределенность состояния выхода компаратора при разности входных сигналов |V1NVREF| ~ 0 нет необходимости уточнять, так как реальный компаратор всегда имеет либо конечный коэффициент усиления (Рис. 3а),либо петлю гистерезиса (Рис. 36).

a б

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|V1OUTV0OUT| 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 |VINVREF| ~ 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 (VINVRE) > 0, то диод VD2 открыт и выходное напряжение схемы равно падению напряжения на открытом диоде и не превышает 0.5...0.7 В. При (VINVRE) > 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.

 




Читайте также:
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас...
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...
Как построить свою речь (словесное оформление): При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1146)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.004 сек.)