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

от сдвоенного источника питания; напряжение питания от 2,3 до 36 В (или ± 18 В, если источник питания сдвоенный).

7.3.1- Описание схемы компаратора LM139. Входной каскад дифференциального усилителя содержит транзисторы Qi-Q, которые образуют дифференциальный усилитель Дарлингтона (т. е. включены по схеме с общим эмиттером). Ток покоя каждого из транзисторов и Qs равен 50 мкА, а транзисторов и


Нагру-

гочный резистор

Выход

Рис. 7.5. Схема компаратора LM139 (фирма National Semiconductor).

3,5 мкА + (50 мкА/Рр„р). Отметим, что источник тока 3,5 мкА обеспечивает ток покоя транзисторов Qi и Q4 как минимум 3,5 мкА. В результате, коэффициент передачи по току этих транзисторов Р и динамическая передаточная проводимость всегда поддерживаются достаточно высокими.

Транзисторы Qj и Qe образуют схему токового зеркала, которая используется в качестве нагрузки первого каскада. Второй Каскад усиления на транзисторе Q, выполнен по схеме с общим Эмиттером и имеет в качестве активной нагрузки источник тока 100 мкА. Третий каскад усиления, он же выходной каскад, содержит транзистор Qe, который также включен по схеме с общим Эмиттером, Отметим, что Qe имеет открытый коллектор, поэтому "ри работе с этим компаратором к выходу (т. е. коллектору Qg) обычно подключают нагрузочный резистор, другим выводом этот резистор подсоединяют к источнику положительного напряжения, в качестве которою можно использовать, например, положи-ельное напряжение питания компаратора, хотя это и не обязательно.

Соклоф С.



Данный компаратор обычно работает без обратной связи Вследствие очень высокого коэффициента усиления без обратной связи транзисторы второго и третьего каскадов усиления почти всегда находятся либо в режиме отсечки, либо в режиме насы-щения, очень быстро переходя из одного режима в другой через активную область.

Если напряжение на инвертирующем входе выше, чем на неинвертирующей, то ток в базу транзистора Qi течь не будет, следовательно, и коллекторный ток Qi будет равен нулю. В этом случае весь ток /q, (100 мкА) начинает протекать через базу выходного транзистора Qg. Этот транзистор открывается и начинает ра-ботать либо в активном режиме, либо в режиме насыщения.

Если коллектор Qg подключить к положительному напряжению питания V через нагрузочный резистор R, то ток насыщения будет определяться выражением

/с (sat) = {V* - VcE iSKT))lRL » VIRl. (7 4)

Если p-100 мкА > 1с{&АГ), то транзистор Q% находится в режиме насыщения с /с == /с (sat). Это обычный режим работы. Однако если Р -100 мкА < /с (sat), то Qe будет в активном режиме с /с = Р-100 мкА. Если транзистор Qg в насыщении, то входное напряжение равно Vo = Vce, = Vcb(sat). Следовательно, низкий уровень выходного напряжения близок к потенциалу «земли». Если же Qg не насыщен, то выходное напряжение равно Уо = VcE, = F - IcRl = V - (Р-100 мкА) Rl и, таким образом, зависит от коэффициента передачи по току транзистора Qg.

Если входное напряжение на инвертирующем входе меньше, чем на неинвертирующем, то ток через Qg, а следовательно, и через Qg и Qe будет меньше тока через Q3. Разность между /с, и 1с, (~1с, Л! /с,) равна базовому току транзистора Q7. Если для базового тока выполняется условие 7!в, > 100 мкА, то транзистор Qi находится в режиме насыщения, а Qg - в режиме отсечки, а выходное напряжение равно Vo = Vc, » V". Таким образом, высокий уровень выходного напряжения практически равен V\

Для переключения компаратора из низкого состояния в высокое необходимо, чтобы базовый ток транзистора Q, изменился от 1в, = О, что соответствует отсечке Q7 и насыщению Qs, до 1в, - = 100 мкА/р, что соответствует насыщению Q, и отсечке Qg. Изменение /в, в зависимости от изменения входного напряжения определяется выражением

Л/в, = А/с, - А/с. » А/с, - А/с. «

» А/с, - А/с, = 2gf А/., (7-5)



о- динамическая передаточная проводимость дифферен-иального усилителя, которая в данном случае примерно равна " = Iq/4Vt- Коэффициент усиления по напряжению эмиттерного повторителя на транзисторах Qi и Qi близок к единице, поскольку источники тока 3,5 мкА обеспечивают дополнительное смещение этих транзисторов.


V, - Vos

AV,s;0,5a,5

Рис. 7.6. Передаточная характеристика коиЬаратора Vq

Теперь можно записать выражение

Л/в, = 100 мкА/Рг = 2gf AV. =. AVii/Q/2Vr. . откуда ; .

д 100 мкД/р, 100 мкА/р, gQ go 7

Это изменение входного напряжения, которое необходимо для переключения компаратора из низкого состояния (Vo =Vc£(sat)» 0,1 В) в высокое (Vq V).

Например, при р = 50 (минимум), 100 (номинал) имеем AVj = = 50 мВ/р, = 1,0 мВ (максимум), 0,5 мВ (номинал).

Передаточная характеристика Vq (V,) этого компаратора приведена па рис. 7.6. Напряжение смещения Vqs - это напряжение, которое необходимо подать на вход, чтобы выходное напряжение приняло среднее значение между высоким и низким уровнями, или примерно V+ 2.

Сопротивление нагрузки должно быть таким, чтобы при низком уровне выходного напряжения транзистор Qg оставался в на-



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