Kurs ishi fan: "Kompyuter muhandisligi" Mavzu bo'yicha: "Raqamli taqqoslashlar"

. Analog integral komparator

Shunday qilib, komparator - bu yuqori daromadli, past siljish va nol ofset va mantiqiy chiqishga ega bo'lgan yuqori tezlikdagi DC differentsial kuchaytirgich. Uning old tomoni katta umumiy rejimni rad etish nisbati (CMRR) va katta umumiy rejim va differentsial kirish signallarini to'yintirmasdan boshqarish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak, ya'ni. taqqoslagich uzoq vaqt davomida chiqadigan rejimlarga kirmasdan. Shovqinga qarshi immunitetni yaxshilash uchun komparatorni faqat soat momentlarida almashtirishga imkon beruvchi strob mantiqiy kirish bilan jihozlash maqsadga muvofiqdir.

1965 yilda AQShda R. Widlar tomonidan ishlab chiqilgan birinchi sanoat integratsiyalashgan A710 komparatorining sxemasi (mahalliy analog - 521CA2), rasmda ko'rsatilgan.
Bu VT5 va VT6 da OE kaskadlariga yuklangan VT1, VT2 tranzistorlariga asoslangan differentsial kuchaytirgich. VT5-dagi kaskad VT4 tranzistori orqali kirish bosqichining kollektor rejimini boshqaradi va diodga ulangan tranzistor VT7 orqali VT8 tranzistorining asosiy potentsialini o'rnatadi va uni ijobiy ta'minot kuchlanishidagi o'zgarishlardan mustaqil qiladi. VT6 ustidagi kaskad kuchlanishni kuchaytirishning ikkinchi bosqichidir. VT5 va VT6 tranzistorlarining emitent terminallari stabilizatsiya kuchlanishi 6,2 V bo'lgan zener diyot VD1 ga ulangan , shuning uchun bu tranzistorlar asoslarining potentsiallari taxminan 6,9 V ga to'g'ri keladi. Shuning uchun taqqoslash moslamasining kirishlarida ruxsat etilgan kuchlanishga nisbatan umumiy nuqta 7 V ga yetishi mumkin.



Rasm-4. A710 komparator sxemasi

VT8 tranzistorida emitent izdoshi ishlab chiqariladi, u VT6 kollektoridan chiqishga signal uzatadi. Signalning DC komponenti zener diyot VD2 tomonidan nolga tushiriladi.

Differensial kirish kuchlanishi +5 ... +10 mV dan oshsa, u holda tranzistor VT6 yopiladi va VT5 to'yinganlikka yaqin. Bunday holda, komparatorning chiqish signali +4 V dan oshmasligi kerak, chunki VT7-dagi diod ko'proq ijobiy signallar uchun ochilib, chiqish kuchlanishining haddan tashqari oshishi va VT5 to'yinganligini oldini oladi. Kirish kuchlanishining teskari belgisi bilan VT6 to'yingan, uning kollektorining potentsiali VD1 va VD2 zener diodlarining stabilizatsiya kuchlanishiga yaqin va shuning uchun chiqish potentsiali nolga yaqin. Transistor VT9 - bu VT8 va VD2 ni yo'naltirish uchun 3 mA oqim manbai. Ushbu oqimning bir qismi (1,6 mA gacha) lavabo oqimini kiritishni talab qiladigan yukga berilishi mumkin (bitta 155 yoki 133 seriyali TTL mantiqiy kirish). [10]
Kelajakda ushbu sxema ishlab chiqildi va takomillashtirildi. Ko'pgina taqqoslash sxemalarida sinxronizatsiya uchun strobe kiritish mavjud va ba'zi modifikatsiyalar chiqishda mandallar bilan jihozlangan, ya'ni. takt pulsi kelganda komparator chiqishi holatini tuzatuvchi sxemalar. Bundan tashqari, funktsional moslashuvchanlikni oshirish uchun komparator IC-larning bir qismi (masalan, MAX917-920) mos yozuvlar kuchlanish manbasini o'z ichiga oladi va ba'zilari uchun (masalan, MAX910) javob chegarasi 0 dan 2,56 V gacha bo'lgan raqamli kod bilan o'rnatiladi. 10 mV o'lchamlari bilan, buning uchun mikrosxema chipida mos yozuvlar kuchlanish manbai va 8 bitli raqamli-analogli konvertor mavjud.
Komparatorlarning chiqish bosqichlari odatda op-amplarning chiqish bosqichlariga qaraganda ancha moslashuvchan. An'anaviy op-ampda ta'minot kuchlanish qiymatlari orasidagi diapazonda kuchlanishning o'zgarishini ta'minlaydigan push-pull chiqish bosqichi qo'llaniladi (masalan, 140UD7 tipidagi op-amp uchun +/-13 V). +/-15 V manbalardan). Komparatorning chiqish bosqichida emitent odatda erga ulanadi va chiqish signali "ochiq kollektor" dan olinadi. Ba'zi turdagi komparatorlarning chiqish tranzistorlari, masalan, 521CA3 yoki LM311, ochiq, ya'ni. ulanmagan va kollektor va emitent. Ushbu turdagi komparatorlarni yoqishning ikkita asosiy sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 5.
Shaklda. 5a, komparatorning chiqish tranzistori umumiy emitentli sxemaga ulangan. Rezistorning yuqori terminalidagi potentsial +5 V ga teng bo'lsa, 5 V manbadan quvvatlanadigan TTL, nMOS va CMOS mantiqiy kirishlari chiqishga ulanishi mumkin.. Yuqori kuchlanishli CMOS mantiqini boshqarish uchun yuqori terminalni ulang . rezistorning raqamli mikrosxemaning quvvat manbaiga.

Rasm-5. 521CA3 komparatorining chiqish bosqichini yoqish sxemalari

Agar komparatorning chiqish kuchlanishini U + pitdan U-pitgacha bo'lgan oraliqda o'zgartirish talab etilsa, chiqish bosqichi emitent izdoshining sxemasiga muvofiq yoqiladi (5b-rasm). Bunday holda, komparatorning tezligi sezilarli darajada kamayadi va uning kirishlari teskari bo'ladi. Integratsiyalashgan komparatorlarning ba'zi modellari (masalan, AD790, MAX907) ichki sayoz musbat teskari aloqaga ega bo'lib, ular nol egilish kuchlanishiga mutanosib bo'lgan pastadir kengligi bilan histerisis bilan vaqtinchalik javobini ta'minlaydi. Shaklda. 6a-rasmda chiqishda ochiq kollektorli komparatorni yoqish sxemasi ko'rsatilgan, uning o'tkinchi javobi histerezisga ega (b-rasm). Ushbu sxemaning chegara kuchlanishlari formulalar bilan aniqlanadi

Taqqoslovchi chiqishining assimetriyasi tufayli histerezis halqasi mos yozuvlar kuchlanishiga nisbatan assimetrik bo'lib chiqadi. [10]

Rasm-6. Ijobiy teskari aloqa bilan solishtiruvchi

Xulosa qilib aytganda, biz op-amplar bilan solishtirganda taqqoslagichlarning ba'zi xususiyatlarini sanab o'tamiz.

. Taqqoslagichlar operatsion kuchaytirgichlarga juda o'xshash bo'lishiga qaramay, ular deyarli hech qachon salbiy teskari aloqadan foydalanmaydilar, chunki bu holda solishtirgichlarning o'z-o'zidan qo'zg'alishi ehtimoli juda katta (va ichki histerezis mavjud bo'lganda - kafolatlangan).
. Zanjirda salbiy teskari aloqa yo'qligi sababli, komparatorning kirishlaridagi kuchlanishlar bir xil emas.
. Salbiy teskari aloqa yo'qligi sababli, komparatorning kirish empedansi nisbatan past va kirish signallari o'zgarishi bilan o'zgarishi mumkin.
. Komparatorlarning chiqish empedansi chiqish kuchlanishining turli polaritesi uchun sezilarli va farq qiladi.