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

В ЭТИХ условиях рабочая точка покоя, которая находится в середине диапазона переключения, примерно равна среднеарифметическому двух напряжений питания V и V, так что Vos (п) = = -Vcs (р) = {V - V")/2. Следовательно, выражение для коэф-фициента усиления можно приближенно переписать в виде

у-2Уд/[(К-n/2-Vr]. (7.16)

Например, если 1 = 2,0 В, Уд = 60 В для обоих транзисторов, а полное напряжение питания (V* - V~) равно 10 В, то результирующий коэффициент усиления по напряжению Ау ~ ~ 2-30 В/(5 - 2) В = 40, Отметим, что данный результат относится к ненагруженной схеме, если же подключить нагрузку, то коэффициент усиления может стать значительно меньше. Если напряжение питания уменьшить до 5 В, то коэффициент усиления по напряжению в области переключения достигнет максимального значения 240.

7.7. КМОП-компаратор напряжения

На рис. 7.26, а показана схема КМОП-компаратора напряжения, а его передаточная характеристика представлена ка рис. 7.26, б. Транзисторы Qi - выполняют функцию аналоговых ключей, а КМОП-инвертор может содержать один или несколько КМОП-каскадов.

Когда ф1 имеет высокий уровень, транзисторы Qi и Qa открываются, а для КМОП-инвертора можно записать Vi - Vо - а-Напряжение на Cj равно У/ер - УЗатем принимает низкое значение, при этом ключи Qi и Qa закрываются. Когда фз достигает высокого уровня, открывается транзистор Q3. Однако напряжение на Cj измениться не может, поскольку при закрытом Q2 ток через конденсатор не течет. Поскольку напряжение на левой обкладке конденсатора изменяется от Уц-е ДО У а., напряжение на входе КМОП-инвертора соответственно изменится на

= - Уref ОТ Vq ДО Уд + АУ;. ЭтО ПрИВСДеТ К ТОМу,

ЧТО выходное напряжение Уд переключится либо в низкое состояние (рис. 7.26, б), если Уд t> Vref (т- е. АУ, Е> 0), либо в высокое состояние, если Уд <3 У ref (т. е. АУ, <S 0).

Вся схема компаратора напряжения может быть выполнена только на МОП-транзисторах, поэтому такой компаратор будет занимать очень небольшую площадь на кристалле, что особенно важно при реализации параллельных аналого-цифровых преобразователей, для построения которых требуется разместить на одном кристалле очень большое число компараторов (ЮО). Еще одним преимуществом КМОП-инверторов является их очень низкая потребляемая мощность.



7.7.1. Счетверенный КМОП-компаратор напряжения. Микросхема МС14574 (фирма Motorola) - пример счетверенного КМОП-компаратора напряжения. Его упрощенная функциональная схема приведена на рис. 7.27. Транзисторы Qt и Qa образуют р-МОП-

Vs О-


КНОП-инбертор


Рис. 7.26. КМОП-компараюр напряжения: а - схема, б - передаточная ха

рактеристнка.

дифференциальный усилитель, активной нагрузкой которого является схема токового зеркала на транзисторах Qs и q4. Смещение дифференциального усилителя осуществляется также схемой токового зеркала на транзисторах Qs и Qg, при этом начальный ток Покоя определяется выралением

/у » /set (V-V--\ B)/f?sET,

д set - сопротивление навесного резистора.

Второй каскад - усилитель с общим истоком на т ранзисторе v7 с активной нагрузкой в виде источника тока (транзистор Qg).



В третьем каскаде применена пара КМОП-транзисторов и Qj которые управляют КМОП-траизисторами выходного каскада Qii и Qi2-

При токе смещения Iq = /set - мкА компаратор обеспечивает коэффициент усиления без обратной связи Aql (0) = = 96 дБ, а время задержки распространения сигнала примерно 1 мкс.

«5

+ о-

- о-

-OVo

Рис. 7.27. Упрощенная схема КМОП-компаратора напряжения МС14574. (С разрешения Motorola Semiconductor Inc.)

Второй пример КМОП-компаратора напряжения - TLC374 (фирма Texas Instruments), который выполнен в 14-выводном кор пусе типа DIP. Во входном каскаде используется истоковый повторитель на /7-канальных МОП-транзисторах и схема с общим затвором на п-канальных МОП-транзисторах, в цепи нагрузки стоит схема токового зеркала на р-канальных МОП-транзисторах. Второй каскад - усилитель на основе истокового повторителя с источ-пико.м тока в цепи нагрузки. Затем следуют три последовательно соединенных каскада К.МОП-ннверторов. Выходной каскад представляет собой /г-канальный МОП-усилитель с общим истоком и открытым стоко.м, так что необходим внешний нагрузочный резистор, так же как и в ИС LM139. ОУ на МОП-транзисторах и компараторы напрялеения часто имеют большой температурный коэффициент и временной дрейф напряжения смещения, связанные с изменением напряжения отсечки полевого транзистора



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