Компараторы – основные положения

October 2, 2013 by admin Комментировать »

Интегральные компараторы по своей сути являются операционными усилителями с высоким коэффициентом усиления и предназначены для работы в режиме с разомкнутой обратной связью. Как правило, сигнал на выходе компаратора появляется тогда, когда напряжение на входе принимает значение выше или ниже заданного уровня либо когда входное напряжение пересекает нулевой уровень. Например, в схемах, приведенных на рис. 6.37 и 6.38, Компаратор LM111 выдает на своем выходе (вывод 7) уровень лог. 1 или лог. 0 соответственно при положительной или отрицательной разности напряжений на входах.

Рис.6.37

Детектор уровня для фотодиода

Порог или уровень срабатывания устанавливается путем подачи на один из входов компаратора опорного напряжения. Сравниваемый сигнал поступает на противоположный вход. Состояние выхода компаратора изменяется, когда входной сигнал либо превышает, либо становится ниже уровня опорного напряжения. В качестве компаратора мог бы использоваться обычный ОУ широкого применения, однако время срабатывания таких ОУ составляет, как правило, несколько десятков микросекунд. В табл. 6.2 приведены характеристики классического компаратора на интегральной микросхеме LM111 (при напряжении питания 5 В и температуре 25 °С).

Таблица6.2. Основные параметры компаратора LM111

Параметр

Значение параметра мин. типовое макс.

Единица измерения

Входное напряжение смещения нуля

0,7

3

мВ

Входной ток смещения

4

10

нА

Входной ток сдвига

60

100

нА

Усиление по напряжению

100

В/мВ

Время срабатывания

200

нс

Диапазон синфазного сигнала

0,3

3,8

B

Размах выходного напряжения

50

В

Выходной ток

59

мА

Коэффициент разветаления

8

по выходу (ДТЛДТЛ)

Ток потребления

3

5

мА

Работа с интегральными компараторами

Одна из основных проблем, связанных с компараторами, заключается в их склонности к самовозбуждению. В этом разделе приводятся рекомендации, позволяющие избежать самовозбуждения и ряда других негативных явлений, характерных для этих устройств.

Рекомендуется как можно дальше друг от друга разводить выходной и балансный выводы микросхемы (такие, как 5, 6 и 7 – см. рис. 6.38) с целью предотвратить их непосредственное взаимодействие. В том случае, если балансировка не используется (рис. 6.37), нужно соединить балансные выводы между собой. Если использование балансных выводов необходимо, то для снижения вероятности самовозбуждения следует попытаться подключить между ними конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Как правило, в компараторах на ИС развязывающий конденсатор не требуется. Если же его использование связано с необходимостью сглаживания больших пиков напряжения в источнике питания при изменении состояния компаратора, нужно соединения между ИС и развязывающим конденсатором сделать как можно короче.

Риьб.38

Детектор пересечения нулевого уровня для электромагнитного дотчико

При внутреннем сопротивлении источника питания сигнала от 1 до 10 кОм импедансы (как емкостная, так и активная составляющие) на обоих входах должны быть равны. Равенство импедансов приводит к подавлению паразитной обратной связи и тем самым к предотвращению самовозбуждения. Следует также использовать положительную обратную связь для увеличения гистерезиса, как показано на рис. 6.39 и 6.40.

При низком импедансе источников входных сигналов нужно включать последовательно со входами компаратора дополнительные (развязывающие) резисторы. Резисторы ограничивают пиковые токи и особенно важны при случайном подключении входов к источнику с высоким напряжением. Использование источника с низким импедансом не вызывает проблем в том случае, если его выходное напряжение не превышает отрицательное напряжение источника питания. Однако, поскольку при отключении питания напряжение на соответствующих выводах компаратора спадает до нуля, могут понадобиться дополнительные меры по защите ИС.

Рие. 6.39. Инвертирующий компаратор с гистерезисом

Рис.6.40. Неинвертирующий компаратор с гистерезисом

Конденсаторы большой емкости (более 0,1 мкФ), подключенные ко входам компаратора, снижают импеданс источников сигнала, и в таком случае, как уже было отмечено, нужно использовать развязывающие резисторы. При этом время разряда конденсаторов может существенно превышать время спада питающих напряжений при их резком отключении.

Следует избегать переполюсовки питания компараторов (как, впрочем, и любых других интегральных микросхем). Как правило, обратное напряжение более 1 В из-за больших значений тока может привести к расплавлению алюминиевых соединительных дорожек микросхемы. Во избежание этого используйте ограничительные диоды, выдерживающие пиковые токи, которые могут возникать в цепях питания.

Не допускается работа интегрального компаратора, если его общий вывод находится под напряжением, превышающим напряжение питания. Выходное напряжение компаратора (например, 50 В) создает определенную разность потенциалов между выходным выводом и выводом напряжения питания. Следовательно, если компаратор работает от отрицательного напряжения питания (рис. 6.37), максимальное выходное напряжение должно быть снижено до величины, равной или меньшей напряжения питания отрицательной полярности.

Источник: Ленк Д., 500 практических схем на популярных ИС: Пер. с англ. – М.: ДМК Пресс, – 44 с.: ил. (Серия «Учебник»).

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