andrey

Путь к Файлу: /Разное / Аналоги / Аналогові помножувачі та компаратори.doc

Ознакомиться или скачать весь учебный материал данного пользователя
Скачиваний:   2
Пользователь:   andrey
Добавлен:   31.01.2015
Размер:   121.0 КБ
СКАЧАТЬ

ЛЕКЦІЯ №13

 

ТЕМА 4. Нелінійні аналогові електронні пристрої.

 

ТЕМА ЛЕКЦІЇ 13.   Аналогові помножувачі та компаратори

 

 

Мета: Ознайомити курсантів із призначенням та основними параметрами аналогових компараторів, та помножувачів. Пояснити принцип побудови, класифікацію, приклади застосування аналогових інтегральних компараторів та помножувачів.

 

Література: [1] с. 214-217.  

 

Питання заняття та розподіл часу:

 

1. Призначення та основні параметри компараторів (30 хв.)

2. Аналогові інтегральні компаратори, принцип побудови, класифікація, приклади застосування (20 хв.)

3. Класифікація та основні параметри помножувачів   (20 хв.) 

4. Принципи помноження сигналів (20 хв.)

 

 

 

 

 


Інтегральні аналогові компаратори знайшли  широке застосування не в регуляторах, індикаторах, ключових стабілізаторах напруги, генераторах, таймерах та інших вузлах радіоелектронної апаратури.

1. Призначення та основні параметри компараторів

Компаратори (порівнюючі пристрої) , що мають два аналогових диференційних входів, і один чи два (прямий й інверсний) цифрових виходи. Вони призначені для порівняння двох напруг U1, U2 і видачі результату порівняння з мінімальною затримкою  щодо моменту рівності вхідних напруг. У залежності від знака різниці U1 і U2 на виході встановлюється потенціал, що відповідає рівню або логічного 0 або логічної 1 цифрових ІС. По своєму функціональному призначенню компаратор напруги є найпростішим однорозрядним аналого-цифровим перетворювачем.

Аналогові помножувачі та компараториНа рис.13.1 представлені умовне графічне позначення і статична передатна характеристики ідеального компаратора.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.13.1

Вихідній напрузі компаратора привласнюється значення логічного нуля U0 чи логічної одиниці U1 відповідно до умови

Аналогові помножувачі та компараториАналогові помножувачі та компаратори

Реальний компаратор має зону невизначеності DUВХ, у межах якої вихідна напруга відмінна від U0 і U1 рис.13.2. Ширина зони невизначеності DUВХ (області переключення) залежить від коефіцієнта підсилення компаратора:

Аналогові помножувачі та компаратори

Вона характеризує чутливість чи розрізняючу здатність компаратора, під якою розуміють мінімальну різницю вхідних напруг, здатну переключати компаратор з одного логічного стану в інший.

Компаратор, як і ОП, має диференціальні входи і йому властиві те ж джерела статичних погрішностей. Основними з них є: напруга зміщення UСМ і його температурної дрейф ТКUСМ: вхідний струм IВХ і його температурний дрейф ТКIВХ.

Аналогові помножувачі та компараториВажливим динамічним параметром компаратора, що характеризує його швидкодію, є затримка переключення tЗД (рис.13.2). Затримка переключення-це часовий інтервал з моменту подачі на один вхід компаратора сходинки вхідної напруги U1, яка превишує значення напруги U2 на другому вході, до моменту досягнення вихідної напруги порогового рівня UПОР логічного елемента-навантаження.

Статична погрішність DU і затримка переключення tЗД є основними параметрами, що характеризують точність і швидкодію компаратора. Крім того, у довідкових даних приводяться параметри, що характеризують цифровий вихід компаратора: рівні логічного нуля й одиниці, навантажувальну здатність виходу (I0ВИХ і I1ВИХ), а також гранично припустимі експлуатаційні параметри.

2. Аналогові інтегральні компаратори, принцип побудови, класифікація.

Аналогові компаратори є відповідальними вузлами великого класу електронних пристроїв, що визначають їхню точність і швидкодію. Тому при побудові інтегральних компараторів основна увага приділяється забезпеченню їх високої чутливості мінімальної затримки переключення.

Найбільш просте порівняння двох напруг U1, і U2 можна виконати за допомогою диференціального підсилювача (рис.13.4) працюючого в нелінійному режимі (режим перемикача струму).

Структурна схема компаратора приведена на рис.13.5. Вхідний диференціальний підсилювач виділяє і підсилює різницю напруг, що надходять на входи компаратора. Підсилювач напруги забезпечує основне посилення різницевого сигналу. Вихідний каскад призначений для збільшення навантажувальної здатності компаратора і забезпечує одержання логічних рівнів вихідного сигналу U0 і U1, що відповідають визначеним цифровим схемам.

Аналогові помножувачі та компаратори
 

 

 

 

 

 


Такий принцип побудови реалізований у більшості інтегральних компараторів, який можна розбити на три основні групи: загального призначення, прецизійні і швидкодіючі. У табл.1 представлені основне параметри зазначених груп компараторів.

Таблиця 1

Групи компараторів

Основні характеристики компараторів

Серійно випускаємі компаратори

TЗД, нс

Ku, тис.

UЗМ. мВ

ΔIВХ. мкА

Загального призначення

30...120

0,5...40

3...5

0,1...3

521СА1, 521СА2, 521СА5, 554СА1

Прецизіонні

120...1000

40...150

<3

0,01

521СА3, КМ597СА3

Швидкодіючі

<30

0,5...10

3...5

1...8

521СА4, 597СА1, 597СА2

Інтегральні компаратори загального призначення являють собою порівняно прості ІС з малим числом підсилювальних каксадів, що забезпечують середні точності і швидкодію.

Прецизійні компаратори відрізняються від інших високою точністю порівняння напруг. Це досягається шляхом зменшення вхідних струмів, їхньої різниці і напруги зсуву, збільшення коефіцієнта підсилення (за рахунок додавання додаткових каскадів проміжного посилення).

У швидкодіючих інтегральних компараторах використовуються спеціалльні міри, що дозволяють зменшити час затримку включення.

У визначених умовах інтегральні аналогові компаратори можуть використовуватися як підсилювачі. При цьому здатність підсилювати тільки сигнали з амплітудою перевищуючою деяке задане значення, дозволяє будувати на основі компараторів підсилювачі, що не реєструють сигнали перешкоди. Інтегральні аналогові компаратори знайшли також широке застосування в регуляторах, індикаторах, ключових стабілізаторах напруги, генераторах, таймерах і інших вузлах радіоелектронної апаратури.

 

3. Класифікація та основні параметри помножувачів

Аналогові перемножники призначені для виконання операцій перемножування та ділення двох аналогових величин. Вони застосовуються для радіотехнічних перетворень сигналів (балансові змішувачі, модулятори, фазові детектори) і в системах автоматичного регулювання для точного перемножування, розподілу, зведення в квадрат, витяги коренів і обчислення тригонометричних функцій.

Аналогові інтегральні перемножники можна розділити на двІ групи: балансові модулятори, призначені для роботи в широкій смузі частот (40 Мгц і вище) при малих рівнях вхідних сигналів (до 0,5 В) , і власне аналогові перемножники, призначені для роботи у вузькому діапазоні частот при великих рівнях вхідних сигналів (± 10В).

До числа основних параметрів перемножників можна віднести:

1. рівень вхідних сигналів (динамічний діапазон);

2. смуга частот перемножувальних сигналів;

3. коефіцієнт послаблення сигналу;

4. максимальна крутизна різниці колекторних струмів диференційного підсилювача.

4. Принципи помноження сигналів

Основу аналогового перемножника складає диференціальний підсилювач рис.24.6. Вихідна напруга такого підсилювача при симетричному виході складає

Аналогові помножувачі та компаратори   (13.1)

де Аналогові помножувачі та компаратори визначається вираженням

Аналогові помножувачі та компараториАналогові помножувачі та компаратори                                  (13.2)

При малих базових струмах транзисторів Т1 і Т2 коефіцієнт підсилення Аналогові помножувачі та компаратори приймає вид:

Аналогові помножувачі та компаратори                                    (13.3)

Виражаючи опір rе як rе=2φТ/I0, одержуємо

Аналогові помножувачі та компаратори                                  (134.4)

і вихідна напруга Аналогові помножувачі та компаратори                                             (13.5)

З іншої сторони Аналогові помножувачі та компаратори                        (13.6)

відкіля Аналогові помножувачі та компаратори                                (13.7)

Величина Аналогові помножувачі та компаратори називається максимальною крутістю різниці колекторних струмів ДП. Вона пропорційна току I0. Якщо змінювати струм I0 пропорційно керуючій напрузі UУ, то вихідна напруга ДП буде пропорційно добутку вхідного UВХ і керуючого UУ напруг.

Аналогові помножувачі та компараториКерувати струмом I0 можна за допомогою додаткового транзистора Т3 рис.13.7.

Якщо виконати умову

I0R0>>UБЕ3, тобто UУ>>UБЕ3,             (13.8)

тоді струм Аналогові помножувачі та компаратори   і

Аналогові помножувачі та компараториАналогові помножувачі та компаратори                     (13.9)

 

 

 

 

Таким чином, вихідна напруга пропорційна добутку вхідної UВХ і керуючої UУ напруг. Однак у такому перемножнику малий динамічний діапазон по входу UУ обмежений нерівністю (24.8), і напруга UУ може бути тільки одного знаку. Для розширення динамічного діапазону убік малих значень UУ транзистор Т3 заміняють диференціальним підсилювачем Т3, Т4 (рис.13.8).

Заключення. На закінчення необхідно відзначити, що застосування ДУ з нелінійними навантаженнями дозволяє розширити діапазон напруги UУ до ±10В. Прикладами є інтегральні перемножники 525ПС1 і 525ПС2.

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика