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

1.1 Komparatorning umumiy xarakteristikasi

analog integratsiyalashgan komparator
Taqqoslash moslamasi - taqqoslash moslamasi. Analog komparator doimiy o'zgaruvchan signallarni solishtirish uchun mo'ljallangan. Komparatorning kirish analog signallari Uin - tahlil qilingan signal va Uop - mos yozuvlar taqqoslash signali va Uout chiqishi 1 bit ma'lumotni o'z ichiga olgan diskret yoki mantiqiy signaldir:

Komparatorning chiqish signali deyarli har doim mantiqiy davrlarning kirishlariga ta'sir qiladi va shuning uchun ularning kirishlari bilan daraja va quvvatga mos keladi. Shunday qilib, komparator analogdan raqamli signalga o'tish elementidir, shuning uchun uni ba'zan bir bitli analog-raqamli konvertor deb ham atashadi.

Rasm-1. Taqqoslovchilarning xarakteristikalari
Kirish signallarining nol farqida komparatorning chiqish holatining noaniqligini aniqlashtirishning hojati yo'q, chunki haqiqiy komparator har doim chekli daromadga yoki histerezis halqasiga ega (1-rasm).



Rasm-2. Komparatorni almashtirish jarayonlari

Taqqoslagichning chiqish signali chekli qiymatga o'zgarishi uchun |U1out - U0out| kirish signalining cheksiz kichik o'zgarishi bilan taqqoslagich kirish signalida shovqinning to'liq yo'qligi bilan cheksiz katta daromadga ega bo'lishi kerak (2-rasmdagi 1-chizma). Ushbu xarakteristikani ikki yo'l bilan taqlid qilish mumkin - yoki oddiygina juda yuqori daromadli kuchaytirgichdan foydalaning yoki ijobiy fikr bildiring.

Keling, birinchi yo'lni ko'rib chiqaylik. Daromad qanchalik katta bo'lishidan qat'i nazar, Uin nolga yaqin bo'lsa, xarakteristika rasmga o'xshaydi. 1a. Bu ikkita baxtsiz oqibatlarga olib keladi. Avvalo, Uinning juda sekin o'zgarishi bilan chiqish signali ham sekin o'zgaradi, bu keyingi mantiqiy sxemalarning ishlashiga yomon ta'sir qiladi (2-rasmdagi 2-chizma). Bundan ham yomoni, Uin ning nolga yaqin bo'lgan bunday sekin o'zgarishi bilan, komparatorning chiqishi shovqin ta'sirida yuqori chastota bilan o'z holatini ko'p marta o'zgartirishi mumkin ("sakrash" deb ataladigan, 3-diagramma). Bu mantiqiy elementlarda noto'g'ri pozitivlarga va quvvat kalitlarida katta dinamik yo'qotishlarga olib keladi . Ushbu hodisani bartaraf etish uchun odatda ijobiy teskari aloqa kiritiladi, bu esa komparatorning histerezis bilan vaqtinchalik javobini ta'minlaydi (1b-rasm). Histerezning mavjudligi, garchi u solishtirgichni almashtirishda biroz kechikishga olib keladi (2-rasmdagi 4-chizma), lekin Uoutning sakrashini sezilarli darajada kamaytiradi yoki hatto yo'q qiladi.
Shaklda ko'rsatilganidek, operatsion kuchaytirgich (op-amp) komparator sifatida ishlatilishi mumkin. 3. Kuchaytirgich teskari yig'uvchi sxema bo'yicha ulanadi, biroq, teskari aloqa pallasida qarshilik o'rniga zener diodi VD1 va diod VD2 parallel ravishda ulanadi.



Rasm-3. Op-ampdagi komparatorning sxemasi

R1 = R2 bo'lsin. Agar Uin - Uop > 0 bo'lsa, u holda VD2 diodi ochiq va kontaktlarning zanglashiga olib chiqish kuchlanishi ochiq diyotdagi kuchlanishning pasayishiga teng bo'lgan bir oz salbiy. Vin - Uop < 0 bo'lganda, zener diyotida uning stabilizatsiya kuchlanishi Ustga teng kuchlanish o'rnatiladi. Ushbu kuchlanish raqamli integral mikrosxemalar (IC) ning yagona mantiqiy darajasiga mos kelishi kerak, ularning kirishlari komparatorning chiqishiga ulanadi. Shunday qilib , op-ampning chiqishi ikkita holatni oladi va ikkalasida ham kuchaytirgich chiziqli rejimda ishlaydi. Ko'p turdagi op-amplar har qanday muhim kirish differentsial kuchlanishiga ruxsat bermaydi . Shakldagi sxema bo'yicha yoqish. 3 deyarli nol differentsial va umumiy rejimdagi kirish kuchlanishlari bilan taqqoslash rejimida op-ampning ishlashini ta'minlaydi. Ushbu sxemaning kamchiliklari chastotani to'g'rilash zarurati tufayli nisbatan past tezlikdir, chunki op amp 100% teskari aloqa bilan chiziqli rejimda ishlaydi. Komparatorni qurish uchun an'anaviy op-amplardan foydalangan holda, 1 ms dan kam bo'lgan almashtirish vaqtini olish qiyin.