Контрольные вопросы и задания

1. По какой схеме включены ОУ микросхемы КР1100СК2?

2. Для чего служит межкаскадная обратная связь микросхемы КР1100СК2?

3. Нарисуйте схему включения для работы указанного выше УВХ с КМОП микросхемами.

4. Какой коэффициент передачи имеют ОУ микросхемы КР1100СК2?

5. Назовите основные погрешности УВХ и способы их уменьшения.

Литература

1. Коломбет Е. А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов.- М., Радио и связь,1991.-376 с.

2. Алексеенко А.Г. Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М., Радио и связь, 1985.- 256 с.

Лабораторная работа № 4 Аналоговый мультиплексор

Цель работы: определение погрешности передачи аналоговых сигналов через мультиплексор

В устройствах электроники, автоматики для осуществления управляемой передачи аналоговой информации от датчиков к исполнительным устройствам широко используется аналоговый ключ. Основными параметрами ключа являются:

• коммутируемый ток Iком —ток, протекающий по открытому каналу ключа;

• коммутируемое напряжение Uком — максимально допустимое напряжение, прикладываемое между входом и выходом аналогового ключа;

• сопротивление ключа в открытом (замкнутом) состоянии Rотк;

• время переключения ключа tвкл;

• уровни напряжений по управляющему входу (обычно управление осуществляется от цифровых логических схем).

В качестве аналоговых ключей используют биполярные и полевые транзисторы, которые имеют недопустимо большую для многих случаев ошибку коммутации. Погрешности возникают из-за значительных остаточного напряжения; сопротивления ключа, неравного нулю в замкнутом состоянии; токов утечки в закрытом (разомкнутом) состоянии. Перечисленные ошибки можно значительно уменьшить, используя операционный усилитель (ОУ) совместно с транзисторами. Ключи на полевых (МОП) транзисторах и ОУ получили наибольшее распространение благодаря простоте и большому динамическому диапазону коммутируемых сигналов. В аналоговом коммутаторе (рис.1) точность коэффициента передачи

Рис. 1. Аналоговый ключ

на МОП-транзисторах.

схемы на порядок больше, чем без ОУ. Практически полностью исключено влияние сопротивления аналогового ключа на точность передачи. В режиме передачи Uвх на выход на вход управления Uупр подается положительное напряжение. Тогда транзистор Т1 открыт, а Т2 закрыт и не влияет на работу схемы, Uвых=—UвхR2/R1. При отрицательном напряжении на входе управления Uупр Т2 открыт, а Т1 закрыт.

Коэффициент передачи ОУ будет стремиться к нулю, напряжение Uвх не влияет на Uвых.

Полевые транзисторы в аналоговых ключах требуют, чтобы управляющее напряжение превышало диапазон изменения Uвх. Это приводит к значительным коммутационным помехам (передача управляющего сигнала в цепь коммутации Uвх через паразитные емкости транзистора), ухудшающим динамические параметры таких ключей. Поэтому при увеличении частоты входных сигналов статические составляющие ошибки передачи Uвх меньше динамических уже при частоте входного сигнала больше 10 кГц.

К лючи на биполярных транзисторах и ОУ, в отличие от рассмотренных выше, управляются меньшими сигналами, обеспечивают большее быстро-действие и меньшие коммута-ционные помехи, но обычно сложнее по структуре.

В простейшем аналоговом ключе на биполярном транзисторе (рис.2) исполь-зуется способность ОУ ослаблять синфазные сигналы и передавать дифференциальные. Когда на вход управления поступает сигнал больше 1 В,

Рис. 2. Аналоговый ключ

на биполярных транзисторах.

транзистор насыщается, резистор R4 заземляется и схема принимает вид обычного дифференциального усилителя. Поскольку его входы объединены, то дифференциальный входной сигнал равен нулю, а Uвх является синфазным сигналом. Поэтому сигнал Uвх ослабляется на 70—90 дБ в зависимости от коэффициента ослабления синфазного сигнала самого ОУ. Когда транзистор закрыт, схема работает в режиме неинвертирующего усилителя, коэффициент передачи которого зависит от соотношения резисторов R1,R2 (К=1+R2\R1). Поскольку в неинвертирующем включении ОУ имеет высокое входное сопротивление, резистор R3 не влияет на коэффициент передачи. В такой схеме R1=R3, R2=R4.

Недостатком схемы является зависимость Uвых от напряжения насыщения транзистора и низкое входное сопротивление.