1. Общая часть

   1. Назначение и область применения устройства

Цифровые компараторы-сравнивают значения двух чисел и вырабатывают единичный сигнал на одном из трех выходов ( Больше, Равно, Меньше), в зависимости от соотношения между этими числами. Выходы этих элементов подключены к элементу И ЛИ-НЕ. Сигналы с трех логических элементов формируют выходные сигналы компаратора. Микросхема 564ИП2 позволяет сравнивать два четырехразрядных двоичных числа и имеет расширяющие входы, с помощью которых можно увеличивать разрядность компараторов.

Цифровые компараторы также относятся к арифметическим устройствам. В зависимости от схемного исполнения компараторы могут определять равенство АВ ( А и В-независимые числа с равным количеством разрядов) либо вид неравенства: АВ или АВ. Результат сравнения отображается соответствующим логическим уровнем на выходе. Микросхемы - цифровые компараторы - выполняют, как правило, все эти операции и имеют три выхода. Цифровые компараторы широко применяются для выявления нужного числа ( слова) в потоке цифровой информации, для отметки времени в часовых приборах, для выполнения условных переходов в вычислительных устройствах.

Цифровые компараторы позволяют в совокупности с мультиплексорами или демультиплексорами осуществлять условные логические операции: проверку арифметических условий реализует компаратор, а их исполнение - мультиплексор или демультиплексор.

Цифровой компаратор непрерывно сравнивает текущий код счетчика таймера с кодом, который записан в 16-разрядном регистре выходного сравнения. нулевой метки, который позволяет всегда рассчитать абсолютное положение

2. Принцип работы компаратора

Компараторы используются в центральных процессорах и микроконтроллерах. Примерами цифровых компараторов являются КМОП — 4063 и 4585, ТТЛ — 7485 и 74682-89.

Аналоговым эквивалентом цифрового компаратора является компаратор напряжений. Некоторые микроконтроллеры имеют аналоговые компараторы на некоторых своих входах, которые могут быть считаны или включать прерывание.

Работу компаратора при сравнении двух одноразрядных кодов поясняет таблица истинности изображенная на рисунке 1

.

Рисунок 1 - Таблица истинности компаратора одноразрядных кодов

Анализ таблицы истинности показывает, что при любой комбинации входных сигналов на выходе компаратора цифрового может быть сформирован только один активный (единичный) логический сигнал. Поэтому, при любой разрядности входных кодов достаточно, используя входные сигналы, сформировать только любые два выходных сигналов. Третий сигнал всегда может быть получен по двум известным.

Широкое распространение на практике получило сравнение аналоговых электрических сигналов (чаще всего электрических напряжений), которые получаются на выходе преобразователей неэлектрических величин в электрические с помощью электронных компараторов. Это существенно повыша­ет чувствительность компаратора. В этом случае схема может быть приведена к виду, представленному на рис.2, где на входах компаратора символами V1 , V2 , V3 обозначены электрические напряже­ния.

Рисунок 2 – Подключение компаратора

Компараторы электрических сигналов могут выполняться по различным схемам и на основе использования многообразной элементной базы.

Наиболее выгодно использование для этих целей специальных интегральных электронных компараторов, выполненных в виде одной микросхемы, которая практически идентична широко известным операционным усилите­лям, но отличается от них существенно большим коэффициентом усиления.

Рисунок 3 - Измерение частоты вращения

Рисунок 4 - Пилообразные импульсы фиксированной частоты

Электронный компаратор наиболее широко применяется в системах широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Которые в свою очередь, используются для управления двигателями постоянного и переменного тока (измерение частоты вращения – рисунке 3). Такие узлы (ШИМ-двигатель) применяются, в частности, в разрыхлительно-трепальных агрегатах вместо коноидов, а также на других участках агрегата.

Генератор линейно измеряющегося напряжения ( ГЛИН) вырабатывает пилообразные импульсы фиксированной частоты (рисунке 4). Эти импульсы подаются на не инвертирующий вход компаратора, на инвертирующий вход которого подается напряжение установки V₀ . В моменты, когда V_глин ≥0 , компаратор по выходу устанавливается в состояние логической единицы (высокий уровень напряжения), когда V_глин <V₀ в состояние нуля (низкий уровень напряжения). Ширина импульсов τ зависит от величины напряжения V₀ .

Импульсы компаратора управляют электронным ключом, который в свою очередь подает напряжение питания V_п , на двигатель. При этом чем шире импульсы, тем больше величина V_ср - среднее напряжение на двигатель, и он вращается быстрее.