1.6. Контрольные вопросы
Что такое аналоговый ключ?
Какие типы аналоговых ключей бывают? В чем состоят особенности ключей разного типа?
Объясните работу ключа с управляющим p-n переходом.
В чем заключаются особенности работы аналогового ключа на КМОП-транзисторе?
Сделайте анализ работы диодного ключа. Какие его особенности?
Приведите структурную схему аналогового коммутатора и объясните его работу.
Какие преимущества коммутатора на операционном усилителе?
Сделайте сравнительный анализ параметров различных аналоговых ключей.
2. Компараторы сигналов
2.1. Простейшие компараторы
Компаратор – это устройство, которое сравнивает два напряжения, поступающих на его входы. В зависимости от результата сравнения сигнал на выходе компаратора может принимать значение высокого уровня напряжения или низкого, т.е. логической единицы или логического нуля. Компаратор относится к классу гибридных устройств. В таких устройствах одни сигналы имеют непрерывную форму, а другие цифровую.
Схема простейшего компаратора, выполняющего функцию сравнения входной величины с опорным напряжением, показана на рис. 11.1. В схеме используется операционный усилитель без обратной связи. На положительный вход усилителя подано опорное напряжение величиной U0, на отрицательный вход поступает входное напряжение. Сигнал на выходе компаратора может принимать значение +Uнас и -Uнас в зависимости от величины входного напряжения. Напряжение на выходе схемы будет равно Uвых = Ад(Up - Un) = Ад(Uоп – Uвх).
Е
слиUвх
< Uоп,
то выражение в скобках будет больше
нуля и, следовательно, выходное напряжение
равно +Uнас.
Если Uвх
> Uоп,
то выражение в скобках будет отрицательным,
а выходное напряжение равно -Uнас.
Таким образом выходное напряжение
компаратора принимает значение высокого
или низкого уровня в зависимости от
результата сравнения входного напряжения
с опорным напряжением. Такие компараторы
называются детекторами напряжения.
Задавать опорное напряжение можно с
помощью делителя напряжения, подключив
его к положительному или отрицательному
источнику питания.
Если опорное напряжение сделать равным нулю, то компаратор будет переключаться каждый раз при переходе входного напряжения через ноль. Такой компаратор называется детектором нуля. Следует отметить, что при переключении компаратора напряжение на выходе не изменяется мгновенно, например от +Uнас до -Uнас. Это переход происходит за конечный промежуток времени. При Uвх = Uоп ( или нулю в случае детектора нуля) напряжение на выходе не равно нулю, т.к. никогда входное напряжение в точности не может быть равно опорному напряжению.
При медленно изменяющимся входном сигнале при переходе через значение, равное Uоп могут возникнуть ложные переключения компаратора из-за действующих на входе переменных помех. В этом случае помеха накладывается на входной сигнал. При входном сигнале, близким Uоп, переменная помеха может изменить суммарный входной сигнал относительно Uоп таким образом, что дифференциальное напряжение операционного усилителя изменит свой знак. Это приведет к ложному переключению компаратора, как показано на рис. 11.2.
Для устранения ложных переключений компаратора используется положительная обратная связь (ПОС).