Интегральные компараторы напряжения представляют собой специализированные ОУ с двумя входами и цифровым выходом. Наиболее универсальным из выпускаемых отечественной промышленностью является компаратор К554СА3А. Он может работать как от напряжений ±15 В, так и от единственного источника +5 или +9 В, питающего ТТЛ или комплементарные металл – диэлектрик – полупроводник (КМДП) микросхемы. Ток нагрузки компаратора может быть до 50 мА. Выход компаратора может либо иметь коллекторную нагрузку, либо работать как эмиттерный повторитель (рис. 2.15).
Компаратор, включенный в режиме однополярного питания, способен сравнивать напряжения Uвх и Uоп с уровнями, находящимися выше нуля более чем на 0.5 В. В этом случае вывод 6 соединяют с массой схемы вместо подачи на него напряжения от отрицательного источника питания. Для сравнения входного напряжения с нулем (Uоп = 0) двухполярное питание микросхемы является обязательным. Гарантированное смещение нулевого уровня в микросхеме К554СА3 не превышает 7.5 мВ. Точная балансировка компаратора на нуль может быть выполнена с помощью внешнего потенциометра сопротивлением 3.3 кОм, подключенного к входам балансировки (выводы 7 и 8 - на схеме не показаны) так же, как это сделано на рис. 2.2. Входной ток компаратора К554СА3 не превышает 250 нА, время задержки срабатывания составляет не более 300 нс.
В ряде применений требуется, чтобы компаратор обладал гистерезисом срабатывания. Это бывает необходимо для повышения устойчивости работы при наличии шумов, а также при построении систем автоматического регулирования. Для получения гистерезиса в схему компаратора напряжения вводятся резисторы R2 и R3, создающие делитель цепи положительной обратной связи (рис. 2.16, а). Данная схема является аналогом триггера Шмитта. В целях сохранения симметрии входной цепи в канал Uвх вводится последовательный резистор R1, аналогичный R2.
Если пренебречь выходным сопротивлением источника Uоп, то напряжение гистерезиса в такой схеме Uг = (U1вых – U0вых) R2/(R2 + R3), где U1вых и U0вых – напряжение логической единицы и логического нуля соответственно. Рис. 2.16, б иллюстрирует работу компаратора с гистерезисом при Uоп = 3 В, R2 = 10 кОм, R3 = 100 кОм, U1вых = +5 В и U0вых = 0. В результате действия положительной обратной связи верхний порог срабатывания компаратора при выбранных номиналах составил 3.18 В, а нижний – 2.73 В. Выходные сигналы такого компаратора могут быть использованы для управления устройствами, поддерживающими, например, заданную температуру путем включения/выключения нагревательных элементов. Входным сигналом в этом случае должен выступать сигнал, снимаемый с датчика температуры, а в качестве опорной величины – некоторая “уставка” по напряжению, соответствующая тому сигналу, который должен быть на выходе датчика при заданной температуре. Если вместо постоянного значения Uоп на вход опорного сигнала подать изменяющееся во времени напряжение, например с выхода ЦАП, то температуру можно будет изменять по тому закону, в соответствии с которым изменяется выходной сигнал ЦАП. В этом случае следует лишь убедиться, что инерционность нагревательного устройства может обеспечить заданную скорость изменения температуры.
2.4. Аналоговые коммутаторы в устройствах сбора
и усиления сигналов датчиков
Аналоговые коммутаторы (АК) служат для выполнения соединений с разделением по времени нескольких входов с общим выходом или с несколькими раздельными выходами. Коммутация осуществляется внутренними КМДП-схемами в соответствии с цифровым кодом, подаваемым на входы управления. Схематические изображения двух отечественных АК приведены на рис. 2.17.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.