4.3.7. Логические элементы

Элемент И/И-НЕ

Трехвходовая схема И представлена на Рис. 14.

Рис. 14. Схема И(ИЛИ) на компараторе

Делитель на резисторах R1 и R2 устанавливает опорное напряжение на инвертирующем входе компаратора

(4.21)

На неинвертирующий вход поступает сумма напряжений на логических входах Х1 Х2, Х3, поделенная делителями напряжения на резисторах R3, R4, R5 и Аб. При равенстве сопротивлений входных резисторов /? 3 = Л4= Л5= R напряжение на неинвертирующем входе КР равно

- (4.22)

Если высокий уровень входных сигналов совпадает с напряжением питания схемы Г8, а низкий — с нулем, то (при наличии на входе двух сигналов высокого уровня из трех) необходимая величина опорного напряжения определяется неравенством

(4.23 )

Если требуются равные запасы помехозащищенности «сверху» и «снизу», то

из (4.23) с учетом (4.21) получим

(4 24)

С увеличением числа входов помехозащищенность схемы уменьшается, поэтомувместо резистивной входной цепи лучше включить обычную диоднуюсхему И. В таком случае следует установить опорное напряжение равным половине Vs. Для преобразования этой схемы в И-НЕ достаточно поменять местами подключение входов компаратора. Для ускорения переключения можно ввести небольшой гистерезис.

3. Параметры компараторов.

Параметры, характеризующие качество компараторов, можно разделить на три группы:

• точностные,

• динамические и

• эксплуатационные.

Компаратор характеризуется теми же точностными параметрами, что и ОУ

Рис. 15. Переходная характеристика компаратора рА710 при различных превышениях дифференциального напряжения РдИФ над опорным. 1 — на 2 мВ, 2 — на 5 мВ,

3— на 10 мВ, 4— на 20 мВ

Основным динамическим параметром компаратора является время переключения tn. Это промежуток времени от начала сравнения до момента, когда выходное напряжение компаратора достигает противоположного логического уровня. Время переключения измеряется при постоянном опорном напряжении, подаваемом на один из входов компаратора, и скачке входного напряжения V_IN, подаваемого на другой вход. Это время зависит от величины превышения V_IN, над опорным напряжением. На Рис. 15 приведены переходные характеристики компаратора для различных значений дифференциального входного напряженияV_ДИФ при общем скачке входного напряжения в 100 мВ.

Время переключения компаратора tn можно разбить на две составляющие:

• время задержки tз и

• время нарастания (или спада) до порога срабатывания логической схемы tn (или tс)

В справочниках обычно приводится время переключения для значения дифференциального входного напряжения, равного 5 мВ после подачи скачка входного напряжения.

Эксплуатационные параметры компараторов определяют допустимые режимы работы их входных и выходных цепей, требования к источникам питания и температурный диапазон работы. Важными эксплуатационными параметрами являются уровни выходных сигналов, а также способы подключения нагрузки к выходу компаратора. Ограничения эксплуатационных параметров обусловлены конечными значениями пробивных напряжений и допустимыми токами через транзисторы компаратора. Поскольку компараторы, в отличие от ОУ, могут работать со значительными дифференциальными входными напряжениями, важными характеристиками компаратора являются максимально допустимые величины дифференциального и синфазного входных напряжений.

В настоящее время в мире изготавливаются сотни наименований интегральных компараторов. Эти ИМС можно условно разделить на следующие группы: универсальные (или общего применения), быстродействующие, прецизионные, микромощные.

В Табл. 1 приведены основные параметры некоторых моделей компараторов различных типов.

Таблица 1. Основные параметры компараторов