Запорожец  Издания 

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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 [ 158 ] 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

рлава 7. Компараторы напряжения

Компаратор - это схема (рис. 7.1), предназначенная для сравнения двух входных напряжений У, и Va и выработки выходного напряжения Vo = Vh, если Vi g> V2, и Vo = Vl, если Vi < V2, где Vh и Vj, - два фиксированных уровня напряжения. На рис. 7.2 показана передаточная характеристика компаратора (зависимость Vo от Vt Vi - V2). В зависимости от типа компаратора и уровней напряжения питания Vh и Vl могут быть либо противоположной полярности {Vh положительно, а Vr, отрицательно), либо одной полярности (оба напряжения либо положительны, либо отрицательны).

Коэффициент усиления компаратора без обратной связи обычно очень велик, хотя и меньше, чем у ОУ. Типичное значение коэффициента усиления на низких частотах лежит в диапазоне от 3000 до 100 ооо. Изменение входного напряжения, необходимое для переключения компаратора из одного состояния в другое, очень мало, как правило, от 0,1 до 3 мВ. Вследствие малого входного напряжения переключения выходное напряжение компаратора почти все время соответствует уровню насыщения - либо V, либо Vh.

Компаратор мол<но представить как одноразрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вырабатывающий на выходе уровень логической «1» (т. е. Vo = Vh), если аналоговое входное напряжение Vj выше уровня опорного напряжения Vref = Уг-Логический «о» (т. е. Vq = Vl) появляется на выходе тогда, когда Уровень входного напряжения становится ниже опорного напряжения.

Во многих отношениях компаратор практически апалогичеи 0У> причем любой ОУ можно использовать в качестве компаратора. Однако компаратор предназначен для работы без обратной связи, т. е. в ключевом режиме, в то время как ОУ почти всегда Используется в режиме с обратной связью и выполняет функции линейного усилителя.

Поскольку ОУ предназначен для работы с обратной связью, "Ри проектировании его частотная характеристика выбирается Такой, чтобы обеспечить определенный запас устойчивости уси-•"ителя в режиме с обратной связью и предотвратить возникнове-



ние автоколебаний. Это неизбежно приводит к сокращению щи, рины полосы пропускания и уменьшению скорости нарастания выходного напряжения, а также к увеличению времени установ-ления. В компараторе никаких ограничений на частотную характеристику пе накладывается, поскольку он работает без обратной связи, что позволяет обеспечить его очень большое быстродействие.


Рис. 7.1. Компаратор напряжения.

ОУ вырабатывает нулевое выходное напряжение, когда дифференциальная составляющая входного сигнала равна нулю. Компаратор работает так, что его выходное напряжение принимает всего два фиксированных значения, поэтому при нулевом напряжении на входе выходное напряжение равно либо Vfj, либо Vl в зависимости от полярности напряжения смещения.


(V,-Vj)-V •- Рис. 7.2. Передаточная характеристика компаратора.

Выходное напряжение ОУ имеет уровни насыщения, примерно на 1-2 В отличающееся от уровней напряжения питания. Компаратор часто разрабатывается так, чтобы высокий и низкий уровни выходного напряжения были совместимы для работы с другими компонентами, например со схемами цифровой логики.

Компараторы имеют широкую область применения! генера торы импульсов, генераторы меандров и колебаний треугольной формы, широтно-импульсные модуляторы, детекторы уровня,



летекторы прохождения нуля, схемы восстановления импульсов, поиемники с линии, ограничители, генераторы, управляемые напряжением, АЦП, формирователи временной задержки.

7 1. Характеристики компаратора

Наиболее важной характеристикой компаратора является время срабатывания или время задержки распространения сиг-

ЗхоЗнОВ Выкодное

напряжение



Рис. 7.3. Время срабатывания компаратора: а - форма входного н выходного напрян;ений; б - схема для измерения времени срабатывания.

нала. Это время между моментом переключения входного напряжения и моментом, когда выходное напряжение достигнет опреде

ленного уровня (рис. 7.3). Обычно используют уровень 50 а иногда уровень 90 %. Для измерения времени срабатывания неинвертирующий вход заземляют (т. е. Vref = 0). На инвертирующий вход подают входной сигнал, который изменяется от некоторого уровня, например +100 мВ или -100 мВ, до уровня напряжения противоположной полярности с максимально крутым фронтом. Уровень этого напряжения называется входным напряжением переключения или чувствительностью компаратора Характерными значениями являются 2, 5, 10, 20 и 100 мВ.

/г 16 Соклоф С.



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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 [ 158 ] 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193