Особенности схемотехники компараторов

⇐ ПредыдущаяСтр 17 из 34Следующая ⇒

Основными параметрами компараторов является время переключения или задержки срабатывания: это время между моментом подачи на вход испытательного перепада напряжений и момента достижения 50% (иногда 90%) предельного уровня. Для современных цифровых интегральных микросхем (ИМС) время переключения . Целесообразно, чтобы работающие с ними компараторы имели такое же высокое быстродействие.

Применение обычных операционных усилителей (ОУ) этого не обеспечивает. Типичная скорость нарастания для скорректированного операционного усилителя (ОУ): 1В/мкс => переход с уровня -12В до 12 В произойдёт за 24 мкс. При применении операционного усилителя (ОУ) в качестве компаратора его не нужно корректировать => скорость нарастания на порядок выше. Однако гораздо больше скорость срабатывания у специально выпускаемых интегральных схем компараторов. Время задержки их включения: единицы-десятки нс. Их оконечные каскады имеют логический выход.

Меры по повышению быстродействия в интегральных компараторах:

1. Предотвращение насыщения транзисторов. Для этого ограничивают напряжение, отпирающее оконечные транзисторы.

2. Для сокращения времени рассасывания неосновных носителей из базы строят схемы, обеспечивающие при запирании транзистора протекание наибольшего обратного тока базы.

3. Встраивание диодов Шоттки параллельно переходам К-Б транзистора. Порог отпирания этих диодов равен 0, 3 B, что меньше чем коллекторного p-n-перехода. Поэтому коллекторныйp-n-переход не открывается и не инжектирует носители в базу, т.е. не создаёт насыщения базы транзистора. В результате при запирании транзистора не тратится время на рассасывание носителей из базы. Такие транзисторы Шоттки ( это сочетание транзистора c диодом Шоттки) имеет время переключения В быстродействующих компараторах почти все транзисторы - транзисторы Шоттки.

4. Кристалл ИС легируют золотом, что уменьшает время жизни неосновных носителей заряда и тем ускоряет выход транзистора из насыщения.

Особо выделяется группа прецизионных интегральных компараторов. Они отличаются высокой точностью сравнения напряжений. Это достигается большим получаемым добавлением промежуточных каскадов. Чтобы уменьшить ошибку из-за малого сопротивления источника входного сигнала транзистор включают как эмиттерный повторитель (ЭП). Для компенсации делают выводы из ИМС для подключения потенциометра ручной балансировки нуля.

Многие компараторы имеют стробирующий вход на один из промежуточных каскадов. Его используют для блокировки выхода путём подачи импульсов на этот вход, что расширяет возможности компараторов. Некоторые типы компараторов выполняют сдвоенными, т.е. в одном корпусе по два с заранее соединёнными выходами оконечных ЭП, что реализует операцию “ ИЛИ“, так как и на рисунке выше, но не требует добавления диодов. Структура компаратора: входной дифференцирующий усилитель, промежуточный усилитель и выходной каскад (выходной формирователь).

Тема 2.6ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЦАП И АЦП

Раздел 2.6.1 Цифро-аналоговые преобразователи (Лекция 26, 2 часа)

Учебные вопросы:

1. ЦАП: назначение, общепринятые параметры

2. Статические и динамические параметры ЦАП

Назначение, параметры цифроаналоговых

Преобразователей (ЦАП)

ЦАП (цифроаналоговые преобразователи) предназначены для преобразования цифровых сигналов в аналоговые и необходимы для согласования цифровых устройств формирования и обработки сигналов с аналоговыми потребителями информации. ЦАП – это управляемый цифровыми сигналами потенциометр, который формирует аналоговый сигнал в виде частоты тока или напряжения от их целых величин.

1. Общепринятые параметры ЦАП:

Напряжение источника питания, токи потребления, , абсолютные и относительные отклонения параметров, температурные коэффициенты, нестабильность параметров.

Работа ЦАП может быть описана таблицей истинности или графиком характеристики преобразования – это зависимость значений выходной аналоговой величины от значений входного кода.

Рисунок 2.46

В системе “код – выходная аналоговая величина“, характеристика преобразования может быть представлена линией или ступенчатой линией, что указывает на дискретность изменения как кода, так и выходной аналоговой величины. Интервал значений выходной аналоговой величины от начальной до конечной точек называется диапазоном выходной величины (амплитуда выходной величины).

2. Статические параметры ЦАП

1) Шаг квантования – это значение дискретного изменения выходной аналоговой величины при изменении значения выходного кода на единицу.

2) Разрешающая способность преобразования – наименьшее изменение выходной аналоговой величины, возникающее при изменении значений входного кода на единицу.

3) Точность преобразования – отклонение выходного аналогового сигнала от своего идеального значения для данной кодовой комбинации.

4) Нелинейность – максимальное отклонение реальной характеристики преобразования от идеальной.

5) Дифференциальная нелинейность – отклонения действительного шага квантования от его среднего значения.

6) Напряжение смещения нуля – это смещение выходного напряжения ЦАП относительно нуля в начальной точке преобразования.

7) Погрешность коэффициента передачи – смещение выходного аналогового сигнала ЦАП относительно в конечной точке преобразования.

Последние 2 параметра устраняются с помощью внешних регулирующих устройств.

Динамические параметры ЦАП - это параметры, которые характеризуют производительность обработки информации.

1) Время установления выходного сигнала – это время с момента изменения кода на входах ЦАП до момента, когда значение выходной аналоговой величины отличается от установившегося с точностью не более половины амплитуды напряжения младшего разряда (0, 5 АМР)

2) Время задержки распространения – время от достижения входным сигналом уровня 0, 5 до момента достижения выходной аналоговой величины половины установившегося значения.

3) Время нарастания – время, за которое выходная аналоговая величина изменяется от 0, 1 до 0, 9 установившегося значения.

4) Скорость нарастания – максимальная скорость изменения выходного сигнала

5) Время переключения – время от момента перехода входного цифрового слова к соседней кодовой комбинации до момента достижения выходной аналоговой величины 0, 9 установившегося значения.

Раздел 2.6.2 Цифро-аналоговые преобразователи (Лекция 27, 2 часа)

Учебные вопросы:

1. Классификация ЦАП

2. Применение ЦАП и цифровые коды

3. Принцип действия ЦАП

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒