12. Компараторы на основе оу, основные свойства и структуры. Отличия

При работе ОУ в качестве компаратора имеются следующие особенности:

• ОУ работает с сигналами большого уровня (синфазный сигнал), что предполагает резкую несимметричность характеристик по отдельным входам.

• Обратная связь чаще всего разомкнута и ОУ работает как регенеративное устройство. При этом его выходной каскад находится в насыщении, что резко снижает быстродействие. Кроме того, полоса пропускания ОУ при этом наиболее широкая и он, как правило, сильно «шумит».

• Выходное напряжение такого компаратора несимметрично и при смещении в соответствующий логический уровень работа компаратора может ухудшаться (резко отличается время переключения из лог. 0 в лог.1 и наоборот). Заметно будет усиление влияния нагрузок.

Типовая схема включения ОУ компаратором с низким быстродействием приведена.

В этой схеме любое из входных напряжений Uвх1 , Uвх2 может быть опорным.

Рассмотрим два случая работы (для случая, когда входные сигналы положительны):

• Если Uвх1 < Uвх2 ОУ насыщен по положительной полярности, диод VD1 будет открыт, при этом стабилитрон VD2 пробивается и на выходе схемы Uвых = Uоп VD2 .

• Если Uвх1 > Uвх2 , то на выходе ОУ устанавливается отрицательное напряжение, диод VD1 – запирается, стабилитрон VD2 выходит из пробоя и на выходе схемы Uвых = IобрVD2×R4 , т.к. IобрVD2→ 0 то и Uвых→ 0.

Резистор R3 задает ток стабилизации Iст стабилитрона VD2 в режиме пробоя. Резистор R4 повышает нагрузочную способность компаратора и фиксирует его внутреннее выходное сопротивление. Ширина петли гистерезиса определяется резисторами R2 и R2’.Значение порогов срабатывания компаратора определяется:

пусть Uоп = Uвх2 , тогда нижний порог срабатывания

верхний порог

Статическая характеристика такого компаратора имеет вид:

Перепад выходного напряжения в этой схеме =3,3 В, что при коэффициенте усиления ОУ≈50∙10³ (140УД6) дает разрешающую способность

Реально допустимая разрешающая способность в 0,2…0,3 мВ.

Специализированные интегральные схемы компараторов обладают существенно лучшими характеристиками, чем универсальные операционные усилители, используемые в качестве компараторов. Эти преимущества (малые задержки, высокая скорость нарастания выходного напряжения и сравнительно высокая устойчивость к большим перегрузкам, некритичность в отношении к напряжению источника питания) достигаются ценой полезных для операционных усилителей свойств (в частности ценой точного управления фазовым сдвигом по частоте). Компараторы не имеют частотной компенсации и не могут использоваться в качестве операционных усилителей.

13. Аналоговые делители напряжения и тока. Основные типы резистивных делителей и их основ­ные характеристики

Пред-ют собой сетку рез-в, переключ-е к-х происходит в зав-ти от кода. Питание осущ-ся стабилизированным ист-ком оп-го U E₀, c дост-но малым внут-м сопр-ем. Сущ-ет 2 осн-е разновидности дискр-х делителей: послед-ные (напряжения) и ║ (тока). Разница в подсоединение резисторов и определят основные сравнительные св-ва этих дел-ей:

а) Послед-ные делители имеют большое и постоянное входное сопр-ние Rвх, что сущ-но облегчает режим работы оп-го источника U. В параллельных делителях Rвх изменяется в широких пределах, что тре6ует применения опорного источника, допускающего значительные изменения тока нагрузки (например, компенсационного ста6илизатора на транзисторах). Вых-е сопр-е Rвых у послед-х делителей изменяется в широких пределах — от 0 до макс-го значения, что усложняет режим ра6оты сравнивающего устройства. В //-х делителях Rвых=const, что позв-т также легко изменять коэфф-т передачи простым шунтир-м Rвых.

б) В послед-х делителях значение коэфф-та передачи близко к 1, что обесп-ет хороший коэфф-т использ-я Е₀. В //-х дел-х это нё всегда удается.

в) В параллельных делителях разрядные резисторы параллельно друг другу, т. е. в отличие от последовательных влияние наводок в них сказывается меньше, так как их общее выходное сопротивление меньше.

г) Суммарные остаточные напряжения всех переключателей и погрешности разрядных резисторов в параллельных делителях не превосходят по значению остаточных напряжений и погрешностей резисторов одного разряда. В последовательных делителях они могут суммироваться. Значит требования к допускам на разрядные резисторы в параллельных делителях менее жесткие.

д) В ║ делителях в отличие от последовательных можно использовать бесконтактные ключи и переключатели.