рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Специализированные компараторы на операционных усилителях

Специализированные компараторы на операционных усилителях - Конспект Лекций, раздел Приборостроение, Аналоговые электронные устройства При Сравнении Низкочастотных Сигналов С Высокой Точностью (Десятки Микровольт...

При сравнении низкочастотных сигналов с высокой точностью (десятки микровольт) при минимальной потребляемой мощности использование компараторов на базе ОУ часто оказывается более предпочтительное, чем полупроводниковых компараторов. В этом случае время переключения tп будет зависеть от полосы пропускания и скорости нарастания выходного напряжения ОУ. Поэтому, применяя ОУ с внешней коррекцией, нужно по возможности выбрать минимальное значение корректирующей емкости.

 

Однопороговые компараторы

В компараторах, приведенных в табл. 7.1., ЦОС формирует на выходе ОУ сигнал, совместимый с входными уровнями ТТЛ схем. При Uвх = Uоп (табл. 7.1., схемы а, б) напряжение Uвых = 0 (предполагается, что напряжение смещения нуля скомпенсировано), стабилитрон и диод закрыты, ОС разомкнута. При изменении входного сигнала в любую сторону на несколько десятков микровольт, изменение выходного напряжения составит единицы вольт, благодаря большому коэффициенту усиления ОУ и прекратится, как только откроется диод или стабилитрон и коэффициент передачи ЦОС станет равным единице. Если Uвх > Uоп, то Uвых = -Uд и при Uвх < Uоп, Uвых = Uст, где Uст и Uд — падение напряжения соответственно на стабилитроне и диоде.

Заменив один или оба резистора в схеме б табл. 7.1. конденсаторами, можно сравнить скорость нарастания Uвх с постоянным сигналом (схема в, табл. 7.1.) или скорости изменения двух сигналов (схема г, табл. 7.1.).

Точность сравнения компараторов ограничивает в первую очередь напряжение смещения нуля Uсм и выходные токи Iвх.см и DIвх, а в некоторых случаях (схема а, табл. 7.1.) и конечный коэффициент ослабления синфазного сигнала.

 

Регенераторные компараторы

При очень медленных изменениях или малых амплитудах входного сигнала время переключения однопороговой схемы сравнения зависит от скорости изменения входного напряжения, частоты единичного усиления и коэффициента усиления ОУ. Для уменьшения времени сравнения таких сигналов используют схемы сравнения с положительной ОС — регенераторные компараторы (табл. 7.2). отличительной особенностью таких компараторов является гистерезис передаточной характеристики.

В простейшем регенераторном компараторе (схема а, табл. 7.2) при отрицательном и близком к нулю входном напряжении выходное напряжение положительно, а напряжение на неинвертирующем входе определяет верхний порог переключения Uв = Uст*R2/(R2 + R3). Как только входное напряжение достигает величины Uв, ток в цепи стабилитрона становится равным нулю, а затем меняет направление и выходное напряжение ОУ переключается. После этого на неинвертирующем входе ОУ устанавливается напряжение, соответствующее нижнему порогу переключения и равное .

Для получения симметричной петли гистерезиса относительно опорного напряжения уровни выходного напряжения должны быть равны по величине. Если это не так, то происходит смещение гистерезиса, что приводит к увеличению погрешности сравнения. Этот недостаток практически устранен в схеме б табл. 7.2 путем включения в схему управляемого выходным напряжением ключа (полевой транзистор VT1). Для увеличения скорости переключения ключа диод шунтируют конденсатором С, ускоряющим разряд паразитной емкости исток-затвор VT1.

Компаратор с постоянным напряжением нижнего порога переключения при регулируемой величине гистерезиса показан на схеме в табл. 7.2. Преимущество этого компаратора в том, что напряжение лог. «0» приблизительно равно нулю, а не –Uд, как в других схемах, что упрощает согласование выходных напряжений с ТТЛ схемами.

 

Двухпороговые компараторы

Компаратор, состояние выхода которого изменяется два раза при увеличении входного сигнала в некотором диапазоне, называют двухпороговым.

Наиболее простыми и поэтому наиболее распространенными являются мостовые схемы (рис. 7.4). Диодный мост включен в ЦОС ОУ, а изменение Uвых происходит, как только входной ток I1 превысит или станет меньше тока I2, отдаваемого в мост по цепи резисторов R2. При изменении Uвых переключаются диоды и коэффициент передачи по ЦОС.

Передаточная характеристика такой схемы приведены на рис. 7.5., где нижний Uн и верхний Uв пороги переключения определяются из выражений: ,.

 

 

 

Таблица 7.1. Однопороговые компараторы

Схема Передаточная характеристика Напряжение порога переключения
 

 

Таблица 7.2. Регенераторные компараторы

Схема Передаточная характеристика Верхний порог Нижний порог Гистерезис передаточной хар-ки  
 
Uоп(R1+ +R2+R3)/R3 Uоп(R1+ +R3)/R3 UопR2/R3  
R1*(Uст––Uоп)/ /(R1+R2)+ + Uоп Uоп R1*(Uст––Uоп)/ /(R1+R2)

 

8. Литература

1. Дуркин В.В. Аналоговые электронные устройства.-Ч. 1: Конспект лекций.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997.-69 с.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Аналоговые электронные устройства

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА. ЧАСТЬ II. Конспект лекций для студентов специальности “Радиотехника” всех форм обучения...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Специализированные компараторы на операционных усилителях

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Основные понятия
Рис.1.1. Общая схема АЭУ с обратной связью

Влияние ОС на передаточные свойства
устройства Основное назначение ОС – передача сигнала с выхода устройства на его вход. Кроме того, существует и побочное (как правило нежелательное) влияние ОС на параметры и характ

Влияние обратной связи на входное и выходное сопротивления
Влияние ОС на входное сопротивление зависит от знака, глубины и способа подачи ОС на вход устройства и не зависит от способа снятия ОС с его выхода. Для получения количественных со

Влияние обратной связи на стабильность коэффициента передачи
В рабочих условиях коэффициент передачи любого устройства не остается постоянной величиной, так как на него воздействуют такие дестабилизирующие факторы как изменение напряжения питания, колебания

Влияние обратной связи на амплитудно-частотную, фазочастотную и переходную характеристики
Применение ОС позволяет существенно уменьшить уровень линейных искажений, т.е. улучшить формы АЧХ, ФЧХ и переходной характеристики. В данном разделе мы ограничимся качественным рассмотрением влияни

Влияние обратной связи на внутренние помехи
Внутренние помехи усилителя ограничивают тот минимальный сигнал, который может быть усилен усилителем без заметных искажений, т.е. ухудшают чувствительность усилителя. Введение ООС привод

Влияние обратной связи на нелинейные искажения
Введение ООС позволяет уменьшить нелинейные искажения, возникающие в усилителе. Физически это можно объяснить тем, что посторонние составляющие выходного напряжения или тока – гармоники и комбинаци

Устойчивость устройств с обратной связью
Как уже отмечалось в разд.1.1 ООС широко используется в АЭУ для улучшения параметров и характеристик этих устройств. Из-за фазовых сдвигов, вносимых устройством и ЦОС ООС может оказаться положитель

Режимы работы и цепи питания усилительных элементов
  2.1. Режимы работы усилительных элементов 2.1.1. Режим А УЭ в каскаде может работать в различных режимах по постоянному току. Произв

Режим В
Режимом В называют такой режим, при котором ток в выходной цепи УЭ существует в течение половины периода сигнала.    

Режим С
В режиме С, так же как в режиме В, УЭ работает с отсечкой выходного тока. Причем угол отсечки q < p/2. Для этого рабочая точка должна располагаться левее точки пересечения спря

Режим D
В режиме D УЭ работает как электронный ключ, т.е. УЭ или закрыт, или открыт. В первом случае через УЭ протекает незначительный ток, а во втором мало падение напряжения на нем. Поэтому и

Температурная нестабильность режима биполярного транзистора
Температурная нестабильность режима биполярного транзистора (БТ) в основном определяется тремя факторами: изменение обратного тока коллекторного перехода

Температурная нестабильность режима полевого транзистора
Как у всех приборов, построенных на основе полупроводниковых структур, свойства полевого транзистора (ПТ), а значит и его режим работы зависит от температуры. С увеличением температуры ум

Методы стабилизации
Существуют два метода стабилизации режима работы УЭ: - параметрический (компенсация температурных изменений); - автоматический (при помощи ООС). В первом

Обобщенная схема задания и стабилизации рабочей точки
Конкретные схемы задания и стабилизации рабочей точки, которые будут рассмотрены ниже, явл

Схема эмиттерной стабилизации
Схема эмиттерной стабилизации (рис.2.10) является самой распространенной схемой. Стабилизация осуществляется за счет последовательной ООС по току, возникающей из-за наличия в схеме резистора

Схема коллекторной стабилизации
В этой схеме (рис. 2.11) стабилизация осуществляется за счет параллельной ООС по напряжени

Цепи питания с фиксацией напряжения на затворе
Для получения требуемого (фиксированного) напряжения на затворе применяют делитель напряжения

Схемы истоковой стабилизации
Эти схемы (рис.2.13) обладают лучшей стабильностью, чем цепи на рис. 2.12, так как за счет

Генераторы стабильного тока
Рассмотренные в предыдущих разделах автоматические способы стабилизации режима в аналоговых интегральных микросхемах (ИМС) не желательны, так как они требуют применение высокоомных резисторов, зани

Особенности каскадов предварительного усиления
Назначение каскадов предварительного усиления (КПУ) – повышение уровня входного сигнала до значения, при котором обеспечивается нормальное возбуждение мощного выходного каскада. Поэтому

Принципиальная и эквивалентная схемы
Достоинством резисторного каскада кроме простоты и малых размеров, является способность создавать равномерное усиление в широкой полосе частот и нечувствительность к воздействию переменных магнитны

Область средних частот
Для любого линейного четырёхполюсника коэффициент передачи по напряжению (табл. 4.1 в [1])

Область нижних частот и больших времен
Как уже отмечалось, на область нижних частот и больших времен влияют СР

Область верхних частот и малых времен
Эквивалентная схема каскада для этого диапазона частот (времен) приведена на рис. 3.3, в. Подставляя (3.2) в (3.1) и учитывая, что

Схема эмиттерной высокочастотной коррекции
Схема такой ВЧ коррекции приведена на рис. 3.13. Здесь RКОР, СКОР – корректирующие элементы, RЭ, СЭ – элементы схемы эмиттерн

Схема индуктивной высокочастотной коррекции
   

Схема низкочастотной коррекции
НЧ коррекция чаще всего осуществляется постановкой RФCФ - фильтра в цепь питания (рис. 3.19). АЧХ для разных значений СФ изображены на рис.

Принцип действия
Пусть на вход ДК, симметрично относительно оси А-А¢ (рис. 3.22), поступают синфазные сигналы (СС), т.е. сигналы, амплитуды и фазы которых совпадают.

Параметры дифференциального каскада
Входное сопротивление для ДС (RВХ) – это сопротивление между полюсами 1–0 (рис. 3.24). Со стороны источника сигнала VT1 включён по схеме ОК с нагрузкой

Резисторный каскад на составном транзисторе
   

Усилительные каскады с
динамическими нагрузками Повышение коэффициента усиления любого кас

Устойчивость многокаскадного усилителя постоянного тока
Пусть многокаскадный УПТ на нулевой частоте охвачен частотно-независимой (В=const) ООС. За счет дополнительных фазовых сдвигов в области верхних частот ООС переходит в положительную и при возвра

Условия устойчивости операционных усилителей
Пусть двухкаскадный ОУ в области нижних частот () охвачен частотно-независимой (B=const)

Косвенные признаки относительной устойчивости
Запас устойчивости по фазе Y характеризует относительную устойчивость ОУ с ОС, т.е. удале

Влияние емкости нагрузки и входной емкости на устойчивость ОУ
Пусть ОУ без ОС является системой первого порядка, т.е. его АЧХ не имеет изломов и спадает со скоростью –20дБ/дек. Если ОС частотно-независимая, то порядок возвратного отношения также будет первым

Частотная коррекция в цепи ОС
Из разд.4.5 следует, что наличие и

Включим конденсатор малой емкости С в цепь ОС (рис.4.13,а), тогда
       

Инвертирующий усилитель
Инвертирующий усилитель (ИУ) – это усилитель, обладающий стабильным (наперёд заданным) коэффициентом усиления с разностью фаз между входным и выходным сигналами 180°. ИУ является о

Неинвертирующий усилитель
Неинвертирующий усилитель (НУ) – это усилитель, обладающий стабильным коэффициентом усиления при нулевой разности фаз между входными и выходными сигналами.

Суммирующий усилитель
Суммирующий усилитель (сумматор) суммирует сигналы, подаваемые на вход. Сумматор представляет собой расширение инвертора напряжения путём подключения к инвертирующему входу ОУ допо

Дифференциальный усилитель
Дифференциальный усилитель (ДУ) предназначен для усиления разности двух входных напряжений (рис. 5.9). Стабилизация коэффициентов усиления ДУ так же, как и для инвертир

Дифференциатор
Дифференциатор (ДФ) – это устройство, у которого выходной сигнал пропорционален производной по времени от входного сигнала

Логарифмирующие и антилогарифмирующие усилители
Логарифмирующий усилитель (ЛУ) – это устройство, у которого выходная переменная, например напряжения, пропорциональна логарифму входной переменной. ЛУ используются при сжатии (

Перемножители с переменной крутизной
Идея этого метода проста: один сигнал изменяет крутизну активного элемента, который усиливает другой входной сигнал. В результате выходное напряжение схемы будет пропорционально произведению входны

Интегральные перемножители и их параметры

Особенности применения интегральных перемножителей
   

Назначение, параметры
Компараторы являются простейшими аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), т.е. устройствами, преобразующими непрерывный сигнал в дискретный.Они предназначены для сравнения входного сиг

Особенности применения полупроводниковых компараторов
Компараторы, получившие наибольшее распространение, можно разделить на четыре группы: общего применения (К521СА2, К521СА5) , прецизионные (К521СА3, К597СА3), быстродействующие (К597СА1, К597СА2) и

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги