Аналоговые компараторы
Блоки многих цифровых устройств работают с аналоговыми сигналами и часто требуют сравнения напряжений. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения двух аналоговых сигналов: один называют опорным, а другой – измеряемым или входным. Когда входной сигнал чуть превысит опорный, напряжение на выходе компаратора резко изменится. Обычно выходной сигнал компаратора поступает на цифровой элемент, который различает напряжения только двух уровней: один соответствует лог. 1, а другой – лог. 0.
Наличие двух входов и большой коэффициент усиления интегральной микросхемы операционного усилителя (ОУ) позволяют построить компаратор на ее основе. На рисунке 2.36 приведена схема компаратора для сравнения однополярных сигналов.
|
| Рисунок 2.36 – Схема и диаграммы работы компаратора для сравнения однополярных сигналов |
Полярность uвых определяется большим из напряжений Uоп и uх.
До момента времени t1 (рисунок 2.35, б) Uоп>ux, т.е. полярность напряжения uвых совпадает с полярностью напряжения Uоп и uвых = U+нас. Вслед за равенством (в момент t1) напряжение ux начинает превышать Uоп. Теперь полярность uвых будет определяться напряжением ux на инвертирующем входе и окажется противоположной ux. При весьма незначительном превышении ux над Uоп, т.е. практически в момент t1 напряжение на выходе установиться равным U+нас. В момент t2 времени вновь наступает равенство сигналов, вслед за которым ux становиться меньше Uоп – напряжение на выходе скачком переходит от U-нас к U+нас.
|
|
|
Статическая характеристика компаратора uвых = f(t) (рисунок 2.36, б), данная пунктиром соответствует идеальному компаратору (считается, что переключение uвых происходит мгновенно в момент равенства ux и Uоп), а сплошная линия – реальному компаратору: переключение начинается с некоторым запаздывание относительно t1 и t2 длиться определенное время.
Если в схеме, приведенной на рисунке 2.36,а Uоп = 0, то компаратор переключается при ux = 0 и называется детектором нулевого уровня.
Часто аналоговый компаратор работает на вход цифрового устройства. Чтобы выходное напряжение компаратора принимало при этом значения только логических потенциалов, используют ограничитель (рисунок 2.37). Если диоды VD1 и VD2 выбраны с таким расчетом, что напряжение на в пропускном направлении (при uвых > 0) составляет порядка +0,7В, а на диоде близко к 0 (при uвых < 0), то выходное напряжение компаратора будет иметь одно из двух значений: U1 = +2,7В, U0 = 0В.
|
| Рисунок 2.37 – Схема компаратора на ОУ с ограничением по уровню сигналов |
Основной недостаток аналоговых компараторов на ОУ – низкое быстродействие. Более высоким быстродействием обладают специализированные микросхемы компараторов, выпускаемые промышленностью. В структурном отношении они отличаются от микросхем ОУ главным образом наличием узла ограничения выходного напряжения на уровнях Uвых1, Uвых0.
|
|
|
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 15; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!