Московский государственный горный университет

Кафедра ЭИС

Реферат

По дисциплине: « Электротехника и электроника»

На тему: « Интегральные аналоговые компараторы»

Выполнил:

ст.гр. АСП 2-10

Фомин Иван

Проверил:

Бабичев Ю.Е.

Москва,2012 г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………стр.3;

1. Определение компаратора…………………………………………….стр.4;

2. Параметры компараторов

   1. Точечные параметры………………………………………………стр.5;

   2. Динамические параметры…………………………………………стр.5;

   3. Эксплуатационные параметры……………………………….…..стр.6;

3. Классификация аналоговых компараторов………………………...стр.7;

4. Разновидности компараторов. Передаточные характеристики….стр.7;

   1. Однопороговые компараторы…………………………………….стр.7;

   2. Регенераторные компараторы……………………………………стр.8;

   3. Двухпороговый компаратор………………………………………стр.8;

5. Интегральные компараторы………………………………………….стр.9;

   1. Процессы переключения компараторов……………………….стр.10;

6. Аналоговый интегральный компаратор…………………………...стр.12;

Заключение……………………………………………………………..стр.17;

Литература………………………………………………………….…..стр.18;

Введение

Аналоговый компаратор предназначен для сравнения двух аналоговых сигналов, чаще всего некоторого входного и опорного. Результат этого сравнения – однобитная логическая величина, поэтому в сущности АК является одноразрядным аналого-цифровым преобразователем. Схемотехнически АК – это быстродействующий дифференциальный усилитель постоянного тока с большим усилением, малым дрейфом и смещением нуля и логическим выходом. Обладая некоторым схемотехническим сходством с операционным усилителем (ОУ), АК отличается способностью выдерживать большие синфазные и дифференциальные сигналы на входах, не насыщаясь, т.е. не попадая в режимы, из которых компаратор будет долго выходить. Для повышения помехозащищённости АК часто снабжают стробирующим логическим входом, разрешающим переключение компаратора только в тактовые моменты, либо триггером-защёлкой. Первый интегральный компаратор (A710) был разработан Робертом Видларом в 1965 г. За прошедшие 40 лет в мире были разработаны и выпускаются сотни моделей АК.

В данной работе я разбираю устройство, функции, схемотехнику и назначение наиболее распространенных и часто используемых видов интегральных аналоговых компараторов.

1. Определение компаратора

Компаратор - это сравнивающее устройство. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения непрерывно изменяющихся сигналов. Входные аналоговые сигналы компаратора суть U_вх - анализируемый сигнал и U_оп - опорный сигнал сравнения, а выходной U_вых - дискретный или логический сигнал, содержащий 1 бит информации:

(1)

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 (см. рис.).

2. Параметры компараторов

2.1 Точечные параметры

Компаратор характеризуется почти теми же точностными параметрами, что и операционный усилитель. Это –коэффициент дифференциального усиления KU, коэффициент ослабления синфазного сигнала КОСС, напряжение смещения нуля Uсм, входной ток Iвх, разность входных токов по инвертирующему и неинвертирующему входам Iр, коэффициент влияния нестабильности питания Kв.п и коэффициенты температурных дрейфов перечисленных параметров, их временные дрейфы. При наличии внутреннего гистерезиса вместо KU указывается разность между напряжениями переключения. Влияние точностных параметров проявляется в том, что при постоянных напряжениях на входах выходной логический сигнал АК может отличаться от расчётного.

2.2 Динамические параметры

Основным динамическим параметром компаратора является время переключения tп. Это промежуток времени от начала сравнения до момента, когда выходное напряжение компаратора достигает противоположного логического уровня. Время переключения замеряется при постоянном опорном напряжении, подаваемом на один из входов компаратора, и скачке входного напряжения Uвх, подаваемого на другой вход. Это время зависит от величины превышения Uпр входного напряжения над опорным. Время переключения компаратора tп можно разбить на две составляющие: время задержки tз и время нарастания или спада до порога срабатывания логической схемы (tн или tсп). Время переключения зависит также от направления переключения. В справочниках обычно приводится среднее время переключения. Некоторые производители указывают разброс tп при изменении в указанных пределах Uпр, скорости нарастания Uвх и синфазного входного напряжения. Динамические свойства скоростных АК характеризуют также максимальной частотой переключения fп – это максимальная частота, при которой уровень выходного сигнала компаратора будет не менее 50% номинальной величины. Шумовые свойства АК определяет среднеквадратическая величина дрожания (джиттера) фронта выходного импульса, при подаче на его вход периодического сигнала прямоугольной формы.

2.3 Эксплуатационные параметры

Эксплуатационные параметры компараторов определяют допустимые режимы работы их входных и выходных цепей, требования к источникам питания (напряжение питания Uп и ток потребления Iпот), температурный диапазон работы. Важными эксплуатационными параметрами являются уровни выходных сигналов, выходные токи, способы подключения нагрузки к выходу компаратора. Ограничения эксплуатационных параметров обусловлены конечными значениями пробивных напряжений и допустимых токов через транзисторы компаратора, а также их перегревом. Поскольку компараторы, в отличие от операционных усилителей, могут работать со значительными дифференциальными входными напряжениями, важными характеристиками компаратора являются максимально допустимые величины дифференциального и синфазного входных напряжений. Сравнительно недавно фирмы-производители начали включать в перечень эксплуатационных параметров устойчивость к статическому электричеству при контакте выводов микросхем с моделью человеческого тела и с моделью корпуса машины.