Spændingskomparator

Spændingskomparator - en enhed, der udfører sammenligningen af ​​de foreliggende spændingsniveau til referencesignalet. Svaret, som regel er det en binær værdi - ja eller nej, nul eller én.

tak

Uden brødre Kuznetsov ikke ville give læseren med sådan en vidunderlig gennemgang. Kan ikke ignorere det arbejde, den videnskabelige hold, kaldet N. Novgorod State University Lobachevsky, dets medlemmer, mellem hvilke:

• Sdobnyakov VV
• Karzanov VV
• Shabanov, VN
• Anmeldere: Dorokhin MV Og Zdoroveishev AV

generelle oplysninger

Komparatoren sammenligner de to spændinger, deraf navnet. Hvis det er nødvendigt, er en betinget signal dannet som en binær kode eller tegn udstedt forskel ellers:

1. Den stejle spændingsfald (front eller tilbagegang).
2. Puls med ønskede karakteristika.
3. Ændring af polariteten af ​​udgangsspændingen.
4. Binær kode i systemet logik chipsæt.

Komparator geografisk del af analog-til-digital-konverter, er fremgangsmåden påføres separat. Elementet nøjagtighed afhænger direkte, såvel som til biddet. Kendetegnene for komparatoren omfatter:

• Følsomhed.
• Performance.
• Omkostninger.
• Holdbarhed.
• Stabilitet.
• Lasteevne.
• Input modstand og så videre.

De fleste komparatorer gennemføres på grundlag af operationsforstærkere, datamapper er almindelige. Dette opnås ved at indføre feedback, opfundet i 30'erne i XX århundrede.

Funktioner komparatorer

Følsomhed refererer til den minimale spænding komparator, egnet til perception. Differentielle par af transistorer anvendes i operationsforstærkerne, forøget temperaturstabilitet, derfor tjene til at skabe komparatorer. Parameter nært beslægtet med opløsning eller præcision. Følsomheden afhænger meget af kredsløb design, er det en indlysende kendsgerning.

Ud over termisk stabilitet og arkitektur for en parameter, der påvirker pålideligheden og støj immunitet. I praksis er den optimale følsomhed sige lig med halvdelen udledning analog-til-digital-konverter. Det betyder, at fordi komparatoren ikke reduceres målenøjagtigheden. På det nuværende stadium af den teknologiske udvikling er ofte meget forskellige værdier.

Hastighed digital teknologi er stor, men i betragtning af, at senderen er behov for at få gjort prøve taktfrekvens på processoren skal være hundreder, om ikke tusinder af gange højere end den diskrete tæller. Og den vigtigste begrænsende faktor er hastigheden karakteristika komparator. Ved sin anden indgang på tidspunktet for måling af referencespændingen gradvist indtil en kamp. Og genererer det digitale resultat koden.

Samplingfrekvens bestemmes ved fremgangsmåden hastighed blev undersøgt. Hvis denne lyd interval, værdierne starter fra 45 kHz og kan være fire gange mere for studieoptagelse. Ved hvert tidsinterval skal komparatoren have tid til at sammenligne spændingen, den laveste frekvens for nøjagtighed i 0,5% ligger allerede i området på 10 MHz. I praksis er der meget større mængder, men husk, den vigtigste bus af bundkortet bliver den hurtigste del af systemet enhed (PC).

komparator ydeevne udtrykt tid mellem hosliggende målinger. Den består i at øge intervallet sammenligner spændingen til et ønsket niveau og hastigheden af ​​de elektroniske komponenter. Sidstnævnte tal omfatter perioden fra beslutningen sammenligningsgrundlag for udstedelse af signalet puls til dens faktiske udseende på resultaterne. Den anden parameter betragtes som den flankestejlhed, som logikchippen indstillet til tærskelværdien. Det anses for en vigtig restitutionstid, som sammenligningsgrundlag vender tilbage til sin oprindelige tilstand.

Disse parametre bestemme mængden af ​​klokfrekvensen af ​​komparatoren. Under lastekapacitet refererer til evnen til at udsende et signal stærk nok til at udløse afhængige ordninger. Skelne såkaldt overbelastningskapacitet, der viser, hvor stor forskellen i gange på tilstødende referencespænding. At afkorte intervallet måling, startende fra den anden komparator kan bære to parallelle måleproces:

1. Øget spænding i forhold til den foregående udlæsning.
2. Spændingsfald i forhold til tidligere udlæsning.

Så det vil være i stand til hurtigt at finde resultatet uden at gå igennem hele rækken af ​​fra begyndelsen. Selv om det vil tage så meget som to parallelle komparator inkluderet. Men de besparelser i tid omkostninger i denne kamp. Succesen med en sådan begivenhed direkte påvirker overbelastning kapacitet.

Input modstand danner en resistiv divider signalkilde, og jo mindre den er, jo højere nøjagtighed, at størstedelen af ​​spændingsfald her. Med en stigning i parameteren og faldende forbrug strøm. Mest komparator indgangsimpedans vænner sig specifikt taget behovet for separate kredsløb.

sorter af komparatorer

De fleste af de komparatorer er baseret på ordninger af operationsforstærkere, der er omfattet af en kæde af positiv feedback. På grund af den høje gevinst er muligt at opnå funktioner lodrette transfer fase.

Karakteristik af operationsforstærkeren i en slags plot er lineær. Grafen er symmetrisk i forhold til nul. På en vis værdi Uogr mætte og udgangsspændingen ikke vokse yderligere. Dette observeres i den positive område af indgangsværdier og negativ. Den beskrevne egenskab bruges til opførelse af komparatorer.

Operationsforstærkeren er dækket af en positiv forbindelse, med en koefficient på sin transmissionskoefficient er omvendt proportional med overførslen af ​​operationsforstærkeren, formlen går mod uendelig. Fra denne parameter afhænger af stejlhed af grafen, bliver det lodret. Hvad kræves der i praksis for at sammenligne spændinger.

Standard enhver værdi er tilladt. For eksempel en mulig implementering af spændingen overgang gennem nul kredsløb. Men som en del af de analoge-digitale konverter måler værdi inden for området anses for at være konstant, referencespændingsindstillingerne stiger indtil det er lig. Og i dette øjeblik produceret koincidensimpuls.

en tærskelværdikomparator

Tærskelspændingen komparator - nævnt i litteraturen. Overføringskarakteristikken af ​​sin ligetil - når forskellen på indgangene på operationsforstærkeren bliver nul, er der en reaktion på outputtet. Den omvendte bevægelse langs overføringskarakteristikken går den samme vej.

Det er organiseret som beskrevet ovenfor: en operationsforstærker tilbagekoblingssløjfe er dækket for en stejl, lodret overføringskarakteristik. Men er stadig nogle små fejl. Referencespændingen leveres til godkendt ikke-inverterende indgang.

hysteresetab komparator

Hysteresetab komparator blev navngivet for det faktum, at forholdet transmission af tilbagekoblingssløjfen varierer i absolut værdi og tegn. Resultatet er en familie af overføringskarakteristikkerne, gør det muligt at skabe komparatoren omfatter en enkelt værdi af spænding og slukkes ellers.

Apparatet er nyttig i tilfælde af højfrekvente støj på linjen. Og når værdien ændres gentagne gange ved en forudbestemt måleinterval en konventionel spændingssammenligner nemt brænde. Samtidig hysterese nøjagtigt estimeret med en nøjagtighed på interferens og ville holde produktionen indtil processen under undersøgelse er tæt på standarden.

Enhver reel hysterese komparator anses på grund af fejl i visse typer af specielt har en udvidet løkke beskrevet i forbindelse med nuancer. Udtalt rektangulær egenskab er karakteriseret ved en Schmitt-trigger. Dens hysteresetab overføringsfunktion kan anvendes til at konstruere en komparator. På grund af tilstedeværelsen af ​​en positiv feedback karakteristisk for Schmitt-trigger har mærkbar hældning.

Selv for analoge kredsløb sensitivitetstærskel er 5-10 mV, hvilket er nok i de fleste tilfælde. Da Schmitt trigger tur reduceres til 0,1 ms, bliver det muligt at behandle et frekvenssignal evaluering af hundredvis af kHz (meget højere ultralyd). Præsenteret i figur trigger har en stor temperaturdrift og lille måleområde.

På grund af enkelhed populære balanceret regenerative kredsløb med dioder. Tilbagemelding opnås gennem en transformer. Ved hjælp af den gennemsnitlige arbejdspunkt er det muligt samtidig at frembringe både positive og negative feedback. De sammenlignede spændinger tilføres til katoderne dioder (n-region, hvor området trukket vinkelret linie). Arbejdspunktet af transistoren vælges i begyndelsen af ​​strøm-spændingskarakteristikker, er basisstrømmen beregnet således, at ingen mætning har fundet sted.

Kondensator udfører galvanisk isolering af basen og indgangskredsløbet. Hvis dioden D1 er låst, og D2 - åben, arbejder negativ feedback. Som et resultat, er den generation, ikke forekomme. Ellers blokeringsoscillatoren frembringer den første impuls. Hans positive kant angiver, at standarden på lige fod med den estimerede værdi. Følsomhed balanceret regenerative kredsløb kan nå 1 mV.

Komparatorer tunneldiode nice lille størrelse, fremragende ydeevne, lav støj, tærskler laveffekt switching. Mekanisk styrke og modstandsdygtighed er velkendte halvledere. Tunnel dioder er sjældne enheder, ikke bange for stråling, hvilket gør dem populære til specielle applikationer. Hertil kommer, at modstanden af ​​disse komparatorer er ekstremt lille, hvilket reducerer følsomheden.

Karakteristisk for en tunnel diode indbefatter en del med negativ differentiel modstand, hvilket gør det muligt at realisere den ønskede overføringsfunktion. Den indlysende ulempe kredsløb bliver lav nøjagtighed. Den strømspændingskarakteristik af tunnelen diode for lavt vand. Men enkelheden i komparator kan ikke sammenlignes med nogen anden type enheder. Det kan ikke kaldes en hysterese, til optagelse af denne type egenskaber, der kræves mindst to tunnel diode.

Den enkleste komparator

Med to tunneldiode kan let konstruere en simpel komparator, herunder ordningen twin. Det antages, at elementerne er identiske. Overføringskarakteristikken af ​​systemet er stærkt afhængig af forsyningsspændingen kredsløb. Egenskaber nemt variere, hvilket resulterer i større fleksibilitet. Følsomheden af ​​den målte strøm og de eksperimentelt opnåede værdier ligge i området 8 mA ved en frekvens på 200 MHz ur og 3 mikroampere - ved 50 MHz.

Opdelingen på princippet om handling

Bortset fra de rent funktionelle karakteristika som beskrevet ovenfor, er komparatorerne opdeles i henhold til princippet om handling på:

1. Regenerating.
2. Generator.
3. Puls-amplitude.
4. Modulator.

Det er omkring genereret udgange enhederne. I spændingskomparatoren udsender to processer: sammenligning variabler og danner udgangssignalet. Statisk fejl er kun forårsaget af to grunde:

1. Støj.
2. Temperaturdrift og aldring.