Внутренний аналоговый компаратор МК

March 28, 2011 by admin Комментировать »

Модуль аналогового компаратора входит практически во все современные МК. Физически компаратор представляет собой быстродействующий ОУ с большим коэффициентом усиления, частотной коррекцией и выходом на цифровой логический элемент. Обратная связь через внешний резистор с выхода на вход не предусматривается. Выходной сигнал компаратора имеет НИЗКИЙ/ВЫСОКИЙ логический уровень, который запоминается в программно-доступном регистре.

Компаратор сравнивает между собой по амплитуде два напряжения, присутствующие на его положительном и отрицательном входах. Результат сравнения читается из внутреннего регистра МК и может служить источником прерывания.

В целом «микроконтроллерный» компаратор очень похож на обычный «микросхемный» компаратор, но только выходной сигнал OUT, как правило, спрятан

внутри. Ещё одно отличие — линии аналогового компаратора являются совмещёнными и могут настраиваться как цифровые выходы.

Применение аналогового компаратора оправдано в следующих случаях:

•   при малой амплитуде входных сигналов 30…300 мВ;

•   при необходимости сравнения уровней двух сигналов («больше/меньше»);

•   при повышенных требованиях к быстродействию, когда внутренний АЦП уже не справляется со своими обязанностями.

На Рис. 3.13, а…с показаны схемы подачи сигналов на компаратор МК.

Рис. 3.13. Схемы подачи сигналов на аналоговый компаратор МК (начало):

а)     делителем R2, /?J устанавливается порог срабатывания компаратора. Необходимость применения фильтрующих конденсаторов С/, С2 определяется экспериментально по отсутствию ложных переключений;

б)     искусственное формирование противофазного сигнала на отрицательном в^1в0де компаратора при помощи транзистора VTI. Диоды VD1, создают «зону нечувствительности»;

в)     выделитель переднего фронта входных импульсных сигналов. Конденсатор С/ снижает помехи, конденсатор С2 обеспечивает задержку времени («завал» фронтов импульса);

г)     приём переменного напряжения малой амплитуды 50… 100 мВ. Если форма входного сигнала «синусоида», то происходит её программное преобразование в «прямоугольник»;

д)     пилообразное напряжение формируется однопереходным транзистором VT1. Внутри МК программно подсчитывается время достижения равенства напряжений на обоих входах;

е)     двухзвенный ФНЧ на элементах R3, R5, С2 ограничивает спектр входного сигнала. Переменным резистором устанавливается порог срабатывания компаратора;

 

 

ж) компаратор принимает входной сигнет черезоптопару VUL В паузах работы МК выставляет на выходе НИЗКИЙ уровень, чтобы снизить ток потребления через резисторы RL..R3\

з) в исходном состоянии на выходе МК ВЫСОКИЙ уровень. Как только аналоговый компаратор «сработает», на выходе МК выставляется НИЗКИЙ уровень, чтобы отсечь флуктуации сигнала. Образуется гистерезис с напряжением = 5                                  +          где R2,..R4 выражены в килоомах, а число «5» соответствует напряжению питания МК в вольтах;

и) пилообразное напряжение формирует сам МК через ключ VT2 (сброс) и генератор стабильного тока на элементах VTI, RI, R2, HLL Светодиод также служит индикатором питания;

к) аналогичнРис. 3.13, и, но с диодом VD1 вместо светодиода HL1 и с обнулением конденсатора С/ путем временного перевода линии МК в режим выхода с НИЗКИМ уровнем. «Зеркальный» транзистор VT1 формирует стабильный ток для других узлов устройства;

л) аналогичнРис. 3.13, к, но с генератором стабильного тока на микросхеме DAI. Пилообразное напряжение может формироваться с определенным периодом (режим автоматического измерения) или однократно (режим одиночного измерения). В последнем случае для экономии энергии в паузах на отрицательном выводе компаратора должен быть ВЫСОКИЙ уровень;

 

Рис. 3.13. Схемы подачи сигналов на аналоговый компаратор МК {окончание): м) «дельта-модулятор» на основе компаратора МК. Входной аналоговый сигнал программно преобразуется в выходной цифровой сигнал (/р^Х’ модулированный методом ШИМ;

н) входной сигнал может одновременно поступать на компаратор и на обычную линию порта МК, например, для перепроверки показаний или для организации сервисных функций;

о) порог срабатывания аналогового компаратора МК зависит от температуры окружающей среды (терморезистор /?/). Резистор линеаризирует температурную характеристику;

п) шкала резистора R3 градуируется в вольтах (децибелах) амплитуды сигнала U^^. М К фиксирует момент срабатывания компаратора и включает внешнюю сигнализацию (на схеме не показана). Можно программно варьировать скважность ШИМ, не вращая движок резистора R3\

р) пилообразное (точнее, экспоненциальное) напряжение на конденсаторе С/ формируется при помощи подачи ВЫСОКОГО/НИЗКОГО уровня на верхний по схеме вывод резистора /?/;

с) аналогичнРис.3.13, р, но с использованием совмещённой линии порта, через которую периодически разряжается конденсатор С/ НИЗКИМ уровнем.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты