Стробируемый двухпороговый компаратор c третьим состоянием
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?ер, МАХ910) порог срабатывания устанавливается цифровым кодом от 0 до 2,56В с дискретностью 10 мВ, для чего на кристалле микросхемы имеются источник опорного напряжения и 8-разрядный цифро-аналоговый преобразователь.
Выходные каскады компараторов обычно обладают большей гибкостью, чем выходные каскады операционных усилителей. В обычном ОУ используют двухтактный выходной каскад, который обеспечивает размах напряжения в пределах между значениями напряжения питания (например, +/-13 В для ОУ типа 140УД7, работающего от источников +/-15 В). В выходном каскаде компаратора эмиттер, как правило, заземлен, и выходной сигнал снимается с "открытого коллектора". Выходные транзисторы некоторых типов компараторов, например, 521СА3 или LM311 имеют открытые, т.е. неподключенные, и коллектор и эмиттер. Две основные схемы включения компараторов такого типа приведены на Рисунок 5.
Рисунок 5 - Схемы включения выходного каскада компаратора 521СА3
На Рисунок5а выходной транзистор компаратора включен по схеме с общим эмиттером. При потенциале на верхнем выводе резистора равном +5 В к выходу можно подключать входы ТТL, nМОП- и КМОП-логику с питанием от источника 5 В. Для управления КМОП-логикой с более высоким напряжением питания следует верхний вывод резистора подключить к источнику питания данной цифровой микросхемы.
Если требуется изменение выходного напряжения компаратора в пределах от U+пит до U-пит, выходной каскад включается по схеме эмиттерного повторителя (Рисунок5б). При этом заметно снижается быстродействие компаратора и происходит инверсия его входов. Некоторые модели интегральных компараторов (например, AD790, МАХ907) имеют внутреннюю неглубокую положительную обратную связь, обеспечивающую их переходной характеристике гистерезис с шириной петли, соизмеримой с напряжением смещения нуля. На Рисунок6а приведена схема включения компаратора с открытым коллектором на выходе, переходная характеристика которой имеет гистерезис (Рисунок 1б). Пороговые напряжения этой схемы определяются по формулам
,
Из-за несимметрии выхода компаратора петля гистерезиса оказывается несимметричной относительно опорного напряжения.
Рисунок 6 - Компаратор с положительной обратной связьюи диаграмма его работы
Стробируемый двухпороговый компаратор
Компаратор называется стробируемым, если выходной сигнал при отсутствии стробирующего импульса сохраняет значение, которое было при наличии стробирующегоимпульса.
Выполняется на основе двухпорогового компаратора (состояшего из двух компараторов с индивидуальным порогом срабатывания и схемы логисеского умножения) и D-триггера (Приложение Б), устанавливающего новое состояние по фронту или срезу синхроимпульса.
Данный компаратор фиксирует, находится ли входное напряжение между двумя заданными пороговыми напряжениями или вне этого диапазона. Для реализации такой функции выходные сигналы двух компараторов необходимо подвергнуть операции логического умножения.Из-за инвертирования сигнала на выходе логического элемента единичный уровень сигнала будет иметь место тогда, когда выполняется условие UBX>UВТО , UBX<UНТО. UВТО верхний порог срабатывания, UНТО- нижний порог срабатывания.
Вход стробирования может использоваться для сохранения данных на выходах компаратора. При появлении в момент времени t0 напряжения высокого уровня на входе стробирования компаратор перестает реагировать на изменения сигналов на аналоговых входах и сохраняет выходные уровни , действовавшие на момент t0. Для уверенного запоминания и сохранения данных на выходе входной разностный сигнал должен находиться в определенном (ненулевом) состоянии, по крайней мере, в течении времени tС до момента t0 и должен оставаться таковым в течении времени tН после указанного момента. После подачи на вход стробирования низкого уровня новые выходные данные появляются примерно через 5-8 нс.
Рисунок 10 - Схема стробируемого двухпорогового компаратора
Двухпороговый компаратор на одном операционном усилителе
Наиболее часто двухпороговый компаратор строят на двух ОУ и логического элемента И. На Рисунок 9 приведена схема, позволяющая обойтись всего одним ОУ.
Рисунок 9 - Двухпороговый компаратор на одном ОУ
Необходимые уровни срабатывания компаратора устанавливают резистором R2. При этомдиод VD2 открыт, а VD1 остается закрытым до тех пор, пока входное напряжение меньше напряжения на движке резистора R2. Так как напряжение на инвертирующем входе ОУ в этом случае выше, чем на неинвертирующем, на выходе ОУ устанавливается уровень логического 0. При приближении входного напряжения к уровню, заданному резистором R2, диод VD2 закрывается, полярность напряжения между входами ОУ становится противоположной и на выходе ОУ появляется напряжение логической 1, близкое к напряжению питания.
Диод VD1 открывается в тот момент, когда входное напряжение превысит заданное примерно на 0,7 В. Поскольку напряжение на неинвертирующем входе после этого увеличиваться не может, а на инвертирующем продолжает расти, полярность напряжения между входами ОУ изменяется снова и на его выходе вновь возникает сигнал логического 0.
При указанных на схеме номиналах элементов и напряжении питания +9 В интервал входных напряжений, соответствующих логической 1 на выходе - примерно 2..2,5 В, нижний порог срабатывания можно установить в пределах 1,5..5 В