3.2 Компаратор

В качестве компаратора, удовлетворяющего расчетам на структурном уровне, был выбран универсальный компаратор с регулируемым выходным уровнем, с высокой чувствительностью, высокими входным сопротивлением и максимальным размахом дифференциального входного сигнала К554СА3.

Типовая схема включения компаратора К554СА3 приведена на рисунке 6, назначение выводов в таблице 3, основные электрические параметры в таблице 4:

Рисунок 6 – Типовая схема включения компаратора К554СА3

2	Эммитерный выход
3	Вход неинверсный
4	Вход инверсный
6	Питание E-
7	Балансировка
8	Стробирование
9	Коллектор. выход
11	Питание E+

Таблица 3 – Назначение выводов К554СА3

Есм, мВ	Iвх, нА	DIвх,   нА	tзадвыкл, нc	Kсф,  дб	Uдф, В	V В/мкс	Uсф,  В	Uвыхmax,   В	Iп,  мА	Eп,  В
6	100	10	300	70	30	2	+-15	21	5	+-15

Таблица 4 – Основные параметры К554СА3

Входное синфазное напряжение компаратора +-15 В (таблица 4). Выходной сигнал усилителя может достигать +-20 В. Следовательно перед подачей напряжения на компаратор необходимо его уменьшить, например, в 2 раза. Это достигается включением резистивного делителя напряжения R10 –R11 (R10 =R11 = 10 кОм) на входе компартора (рисунок 7).

Опорный сигнал подается на компаратор с блока формирования опорного напряжения, который представляет собой простейший резистивный делитель R11 –R12. Опорное напряжение требуется также уменьшить в 2 раза (8,2В/2 = 4,1В), что достигается с помощью резистивного делителя, подключенного к источнику питания +5 В (рисунок 7):

Рисунок 7 – Индикатор (компаратор) превышения выходным напряжением уровня 8,2 В

Резисторы R12 иR13 выбираются, исходя из формулы:

U_оп =U_питR13/(R11+R12), (12)

где U_оп = 4,1 В,U_пит= 5 В. ОткудаR12 = 0,9 В,R13 = 4,1 кОм.

Компаратор имеет регулируемый выходной уровень, поэтому у него открытый коллектор и эммитер. Чтобы получить согласование с регистором, необходим, чтобы на выходе компаратора высокий уровень выходного напряжения был равен +5 В. Этому соответствует включение компаратора с общим эммитером, когда выходной сигнал снимается с коллектора. На рисунок 8 выходной транзистор компаратора включен по схеме с общим эммитером.

Рисунок 8 – Выходной транзистор компаратора по схеме с общим эммитером

При потенциале на верхнем резисторе, равном +5 В, к выходу можно подключить ТТЛ, nМОП или КМОП – логику с питанием от источника +5 В. Таким образом можно получить связь компаратора с внешней ЭВМ. При превышении выходного напряжения уровня 8,2 В, на выходе компаратора логическая 1 (открытое состояние транзистора). Если же сигнал от усилителя меньше опорного (на рисунке 7U₁=U_оп), то на выходе логический 0 (закрытое состояние транзистора).

Резистор R14 выбирается из расчета 2,5 мА на выходе при превышении входным сигналом опорного (логическая единица) из соотношения для тока коллектораI_к[12]:

I_к=E_к/R_к, (13)

где E_к– напряжение источника питания,R_к=R14, откуда:

R14 = 5В/2,5мА = 2 кОм. (14)

С компаратора сигнал поступает на регистр.