3. Классификация аналоговых компараторов

В настоящее время в мире изготавливаются десятки наименований интегральных АК. Всё это многообразие можно разделить на группы, объединённые общей технологией и схемотехникой, близкими точностными, динамическими или эксплуатационными параметрами, причём эти группы могут пересекаться, т.е. содержать общие элементы. Используя перечисленные выше параметры в качестве классификационных признаков, можно условно разделить выпускаемые в настоящее время АК на следующие группы:

● общего применения;

● прецизионные;

● микромощные;

● скоростные.

В данной работе я не буду заострять внимание на раскрытии данной классификации, т.к. это будет отдалением от начальной темы.

4. Разновидности компараторов. Передаточные характеристики.

Однопороговые компараторы.

Регенераторные компараторы.

Двухпороговые компараторы.

4.1 Однопороговые компараторы.

Реакция компаратора на превышение входных сигналов заданного

уровня называется амплитудной дискриминацией или детектированием

уровня.

Однопороговым компаратором сравнения называются такие схемы

сравнения, для которых коэффициент усиления всегда остаётся положительным. В компараторе цепь ОС формирует на выходе усилителя сигнал, совместимый с входными уровнями ТТЛ-схем: напряжение порога срабатывания (переключения) Uпор = Еоп. Если напряжение смещения нуля скомпенсировано, то при Uвх = Uпор напряжение на выходе Uвых ≈ 0; стабилитрон и диод закрыты и, таким образом, цепь ОС разомкнута.

Если напряжение на входе изменится на несколько десятков

микровольт в сторону уменьшения или увеличения, то изменение выходного

сигнала будет составлять единицы вольт, благодаря большому коэффициенту

усиления ОУ. Это изменение прекратится в тот момент, когда откроется диод

или стабилитрон и коэффициент по цепи ОС станет равен единице.

Если Uвх станет больше Uпор , то Uвых = ─ Uд.

Если Uвх станет меньше Uпор , то Uвых = Uст.

Недостаток однопороговых компараторов: при очень медленных

изменениях или малых амплитудах выходного сигнала время переключения

однопорогового компаратора зависит от скорости изменения входного

сигнала, частоты единичного усиления и коэффициента усиления усилителя

по напряжению.

4.2 Регенераторные компараторы.

Особенностью таких компараторов является наличие гистерезиса передаточной характеристики.

Если напряжение на входе близко к нулю, или имеет отрицательное значение, то выходное напряжение будет положительным, а напряжение на неинвертирующем входе определяет верхний порог переключения.

Если напряжение на входе достигает величины Uв = Uср, ток в цепи стабилитрона становится равным нулю, а затем меняет направление и выходное напряжение ОУ переключается. После этого на неинвертирующем входе ОУ устанавливается напряжение нижнего порога срабатывания (напряжение отпускания Uотп):

Чтобы теперь переключить компаратор в обратное состояние, входное напряжение должно измениться от Uн до Uв, то есть на величину, равную 2 Uв, которое и определяет напряжение гистерезиса. Чтобы петля гистерезиса была симметричной относительно входного напряжения, минимальное и максимальное значения выходного напряжения должны быть равны по абсолютному значению: если по какой то причине произойдёт изменение одного из уровней, то это вызовет смещение гистерезиса и, следовательно, изменение расчётной точки компаратора, что приводит к увеличению погрешности сравнения. Для ослабления этого недостатка в современных схемах подобных компараторов вводится ключ для управления выходным напряжением (например, на полевом транзисторе).