13.3. Применение компараторов
13.3.1. Двухпороговый компаратор
Двухпороговый компаратор, или компаратор «с окном», фиксирует, находится ли входное напряжение между двумя заданными пороговыми напряжениями или вне этого диапазона (Рис. 13.10).
Рис. 13.10. Двухпороговый компаратор: а – схема включения, б – временные диаграммы
Для реализации такой функции выходные сигналы двух компараторов необходимо подвергнуть операции логического умножения (Рис. 4.10а). Как показано на Рис. 4.10б, на выходе логического элемента единичный уровень сигнала будет иметь место тогда, когда выполняется условие
Vl<VIN<V2, (4.2)
так как в этом случае на выходах обоих компараторов будут единичные логические уровни.
Пример реализации двухпорогового компаратора на двух компараторах 4-канальной микросхемы 1401СА1 представлен на Рис. 13.11.
Рис. 13.11. Схема двухпорогового компаратора на аналоговых компараторах с открытым коллектором
Такой компаратор выпускается в виде отдельной ИМС µА711 (отечественный аналог – 521СА1).
Компараторы имеют выходы с открытым коллектором. Подключение двух или несколько выходов с открытым коллектором к общему нагрузочному резистору, подключенному к напряжению питания, реализует (если логической единице соответствует высокий уровень напряжения) операцию логического умножения – «проводное (монтажное) И». Если входное напряжение меньше V1 и больше V2, то выходные транзисторы обоих компараторов заперты. А так как выход схемы соединяется с напряжением питания через нагрузочный резистор RC, то выходное напряжение имеет высокий уровень. В противном случае какой-либо из транзисторов остается открытым, и на выходе устанавливается низкий уровень напряжения. Значения пороговых напряжений определяются выбором резисторов R1, R2, R3.
13.3.2. Детектор пересечения нуля
Компаратор можно использовать для преобразования гармонических колебаний в симметричные прямоугольные. Такое преобразование может выполнить схема, называемая нуль-органом, или детектором пересечения нуля. На Рис. 13.12 представлена схема нуль-органа на компараторе с однополярным питанием и выходом с открытым коллектором.
Рис. 13.12. Схема нуль-органа
Делитель напряжения R4, R5 устанавливает опорное напряжение V1 на неинвертирующем входе. Если выбрать R1 + R2 = R5 (при R3 = R4), то условие переключения компаратора V1 = V2 будет удовлетворено при VIN = 0. Сопротивление резистора положительной обратной связи R6 выбирается очень большим по сравнению с R5 (R6 = 2000R5), для того, чтобы гистерезис переходной характеристики компаратора был малым, обычно ΔV1 < 10 мВ. В то же время наличие даже столь малого гистерезиса заметно ускоряет переключение компаратора. Диод VD включен для того, чтобы потенциал инвертирующего входа компаратора никогда не опускался ниже –0.1 В. При отрицательном напряжении на входе диод смещается в прямом направлении. Тогда напряжение в точке соединения резисторов R1 и R2 приблизительно будет равно –0.7 В.
13.3.3. Сравнение напряжений противоположной полярности
Схема компаратора, приведенная на Рис. 13.13, сравнивает абсолютные величины двух напряжений, имеющих противоположные полярности.
Рис. 13.13. Схема сравнения абсолютных величин напряжений, имеющих противоположные полярности
Результирующее напряжение Vn на инвертирующем входе компаратора определяется соотношением
,
(4.3
19. Коррекция частотной характеристики ОУ. 45
21. Общие сведения об активных фильтрах. 47
22. Пассивные RС – фильтры. 47
2Т фильтр пропускает все частоты с коэффициентом передачи К=1, кроме квазирезонансной. На квазирезонансной частоте f0=1/2RC коэффициент передачи равен нулю. 48
23. Реализация активных фильтров. 48
24. Активные фильтры высокого порядка. 49
26. Общие сведения о регулировках тембра 50
27. Принцип регулировки тембра на основе АФ 50
28. Регулятор тембра на основе АФ. 51
17.5.2. Динамические характеристики. 69
17.5.3. Эксплуатационные параметры. 71
17.6.1. Влияние нелинейности аналоговых коммутаторов на искажения передаваемых 72
сигналов. 72
17.7.2. Основные характеристики УВХ. 76
Характеристики режима выборки (слежения). 76
Характеристики перехода из режима хранения к режиму 79
выборки. 79
Устройство выборки с большим временем хранения. 80
46. Применение ЦАП. 88
104
что при R1 = R2 дает Vn = (VIN1 + VIN2)/2.
Транзистор VT в диодном включении защищает вход компаратора от отрицательных перенапряжений, что требуется в случае, если компаратор имеет однополярное питание. Если необходимо, небольшой гистерезис переходной характеристики компаратора может быть получен методами, рассмотренными выше. Выходное напряжение схемы принимает высокий уровень (VOUT = VS) в том случае, если положительное напряжение по абсолютной величине меньше отрицательного.