Компараторы и мультивибраторы на операционных носителях

Компараторами напряжений называют интегральные микросхемы, предназначенные для сравнения двух напряжений и выдачи результата сравнения в логической форме: больше или меньше. Компаратор напряжения чувствителен к полярности напряжения, приложенного между его сигнальными входами. Напряжение на выходе будет иметь высокий уровень U _1вых всякий раз, когда разность напряжений между неинвертирующим и инвертирующим сигнальными входами положительна, и наоборот, когда разностное напряжение отрицательно, то выходное напряжение компаратора соответствует логическому нулю U _0вых.

Аналоговые компараторы описываются набором параметров, которые нужно учитывать при их использовании. Основные параметры можно разделить на статические и динамические. К статическим параметрам относятся такие, которые определяют его состояние в установившемся режиме:

пороговая чувствительность – минимальный разностный сигнал, который можно обнаружить компаратором и зафиксировать на выходе как логический сигнал;

напряжение смещения е_см – определяет смещение передаточной характеристики компаратора относительно идеального положения (для коррекции этого смещения используют балансировку);

входные токи I_{+ вх} и I _-вх – токи, протекающие через входные выводы компаратора;

разность входных токов ΔI _вх = I _+вх –I _-вх – ток, протекающий через закороченные входы;

напряжение гистерезиса U _r – разность входных напряжений, вызывающих срабатывание компаратора при увеличении или уменьшении входного напряжения;

коэффициент ослабления синфазного сигнала К _осс – отношение синфазного сигнала U _син к дифференциальному сигналу Δ U _вх, вызывающему срабатывание компаратора К _осс = 20lg(U _син/Δ U _вх); входное сопротивление – полное входное сопротивление для малого разностного сигнала;

выходные логические уровни – значения напряжения U ¹_вых и U ⁰_вых;

выходной ток I _вых – ток, отдаваемый компаратором в нагрузку.

Основным динамическим параметром компаратора, определяющим его быстродействие, является время задержки распространения скачкообразного входного сигнала. Иногда это время называют временем переключения компаратора. Это время отсчитывают от момента подачи входного сигнала Δ U _вх до момента, когда выходной сигнал достигнет уровней U ¹_вых или U ⁰_вых. При увеличении напряжения Δ U _вх время задержки распространения уменьшается. При изменении входного напряжения на порядок время задержки изменяется примерно в 2,5 раза.

Мультивибратором называют генератор напряжения с формой, близкой прямоугольной. Его название отражает тот факт, что такое напряжение при разложении в ряд Фурье представляется рядом, содержащим много высших гармоник (мулъти – много). Известно, что выходное напряжение усилителя линейно зависит от входного только в очень узком диапазоне (несколько микровольт). Если входное напряжение выходит за пределы этого диапазона, то выходной сигнал может принимать только два значения: + U _вых ( ≈ + 12 В) и – U _вых ( ≈ – 12 В). На этой особенности операционного усилителя основан принцип формирования прямоугольного напряжения мультивибратора (рис. 2.22, а).

б)

а)

U c

С

R

2

R

_ос

R1

D

U ⁺_вых.m.

U ^-_{вых. m}

βU ⁺_{вых. m .}

U ⁺_{вых. m .}

U ^-_{вых. m .}

T _.

t

t

в)

г)

U _вх

R₂

VD

U_вых

R _oc

C

R₁

C _вх

U _{в х}

U⁺ _{вых. mакс.}

U ^- _{вых. m}

βU⁺ _вых.

U_вых(t)

t_и

t

t

Цифровой компаратор или компаратор амплитуд является электронным устройством берущим два числа в двоичном виде и определяющим является ли первое число меньшим, большим или равным второму числу.

Компараторы используются в центральных процессорах и микроконтроллерах. Примерами цифровых компараторов являются КМОП — 4063 и 4585, ТТЛ — 7485 и 74682-89.

Аналоговым эквивалентом цифрового компаратора является компаратор напряжений. Некоторые микроконтроллеры имеют аналоговые компараторы на некоторых своих входах, которые могут быть считаны или включать прерывание.

Дата добавления: 2014-01-03