Стробируемый двухпороговый компаратор c третьим состоянием
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Введение
Целью данного курсового проекта является проектирование стробируемогодвухпорогового компаратора, удовлетворяющего заданным параметрам: тип логики, тактовая частота логических элементов, коэффициент усиления, частота сопряжения. А так же применение знаний и навыков, полученных из курса Электронные цепи и микросхемотехника.
Данный проект включает в себя две основные части: специальную часть, а также графическую. Специальная часть содержит обоснование выбора и описание структуры устройства, описание принципа действия составных узлов, расчет параметров компаратора (ОУ).
Графическая часть содержит структуру устройства и перечень элементов, принципиальные схемы узлов, структурную схему логического элемента, диаграммы входных и выходных сигналов, ЛАЧХ и ЛФЧХ каскадов компаратора (ОУ).
Задачами же данной курсовой работы, решение которых ведет к поставленной цели, являются:
Литературный обзор способов проектируемого устройства.
Описание принципа действия.
Расчет параметров компаратора (ОУ).
Построение диаграмм входных и выходных сигналов.
Построение ЛАЧХ и ЛФЧХ каскадов компаратора (ОУ).
стробируемый двухпороговый компаратор
Справочные данные на популярные компараторы
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, должны 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.
Наименование компаратораНапряж. питания, ВКоэфф. усиления, В/мВНапр. смещения, мВВходн. ток, нАВыходные уровниДиапазон допуст. диффер. напр-й, ВТок потр., мАМакс. вых. ток, мАВремя переключения, нсПримечаниеУниверсальные компараторы521СА2+12;-61,5325000ТТЛ582,590Аналог mА710SE521+5; +/-155520000ТТЛ55-12Откр. коллекторПрецизионные компараторы521СА3+3; +/-152003100ТТЛ, КМОП30650200Откр. коллектор и эмиттер597СА3+12; +/-18703350То же-210300СдвоенныйБыстродействующие компараторы597СА1+5;-5,21210000ЭСЛ, ТТЛ335106,5Триггер-защелкаAD8561+5; +/-5334000ТТЛ, КМОП843,25Есть счетверенный вариант AD8564МАХ910+/-5-13000ТТЛ-22-8Встроенный 8-разрядный ЦАП для установки порога переключенияМикромощные компараторыМАХ922+1,25... +5,510105ТТЛ, КМОПUпит+0,3 В3,2 мкА412000СдвоенныйTLC339+1,5; +8-50,005ТТЛ, КМОП-10 мкА102500Счетверенный.Откр. стокМАХ9181,8...5,5----Uпит+0,2 В0,75 мкА6-Открытый сток. Встроенный источник опорного напряжения
Компаратор
Компаратор представляет собой операционный усилитель (далее ОУ) специального назначения, предназначенный для сравнения по уровню двух входных напряжений и скачкообразного изменения выходного напряжения в случае, когда одно из сравниваемых напряжений больше другого. Любой ОУ может быть использован в качестве компаратора, однако специально спроектированные компараторы удобнее для применения.
Компаратор должен иметь низкое напряжение сдвига, низкий дрейф напряжения сдвига, устойчиво работать без самовозбуждения и иметь низкое значение тока смещения. Многие компараторы могут работать от одного источника питания, что представляет известные преимущества для ряда применений.
Компараторы являются составной частью устройств автоматического контроля, АЦ-преобразования, стабилизации источников питания (в качестве усилителей ошибки), сдвига уровня логических сигналов. Перечень применений компараторов на этом не исчерпывается.
Аналоговые компараторы
Компаратор - это сравнивающее устройство. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения непрерывно изменяющихся сигналов. Входные аналоговые сигналы компаратора суть Uвх - анализируемый сигнал и Uоп - опорный сигнал сравнения, а выходной Uвых - дискретный или логический сигнал, содержащий 1 бит информации.
Переключательная характеристика:
Выходной сигнал компаратора почти всегда действует на входы логических цепей и потому согласуется по уровню и мощности с их входами. Таким образом, компаратор - это элемент перехода от аналоговых к цифровым сигналам, поэтому его иногда называют однобитным аналого-цифровым преобразователем.
Неопределенность состояния выхода компаратора при нулевой разности входных сигналов нет необходимости уточнять, так как реальный компаратор всегда имеет либо конечный коэффициент усиления, либо петлю гистерезиса (Рисунок 1).
Рисунок 1- Характеристики компараторов
Рисунок 2 - Процессы переключения компараторов
Чтобы выходной сигнал компаратора изменился на конечную величину |U1вых - U0вых| при бесконечно малом изменении входного сигнала, компаратор должен иметь бесконечно большой коэффициент