Некоторые характеристики аналоговых компараторов
При использовании компараторов нужно учитывать их характеристики, которые можно разделить на статические и динамические. Статические параметры компаратора это те, которые определяются в установившемся режиме.
Прежде всего, это пороговая чувствительность компаратора. Она определяется как минимальная разность входных сигналов, при которой на выходе появляется логический сигнал.
Кроме входных и выходных многие компараторы имеют выводы для подачи напряжения смещения Uсм. С помощью этого напряжения осуществляется необходимое смещение передаточной характеристики относительно идеального положения.
Одним из основных параметров компаратора является гистерезис. Объяснить это явление проще всего, используя пример с обычным реле. Пусть рабочее напряжение катушки, например, 12В, тогда именно при нем произойдет срабатывание реле. Если после этого постепенно убавлять напряжение питания катушки, то отпускание реле произойдет, например, при напряжении 7В. Вот эта разница в целых 5В для данного реле и есть гистерезис. Но повторного включения реле, если напряжение так и останется на уровне 7В, не произойдет. Для этого надо напряжение поднять снова до 12В. И вот тогда…
То же самое наблюдается и у компараторов. Предположим, что входное напряжение плавно возрастает относительно опорного (сигналы поданы, как показано в левой части рисунка 2). Как только входное напряжение станет выше опорного (не менее, чем на величину пороговой чувствительности) на выходе компаратора появится логическая единица.
Если входное напряжение теперь станет плавно уменьшаться, то переход из логической единицы в логический ноль произойдет при напряжении на входе несколько ниже опорного. Разница входных напряжений при этих «выше опорного» и «ниже опорного» называется гистерезисом компаратора. Гистерезис компаратора обусловлен наличием в нем положительной обратной связи, которая призвана обеспечить подавление «дребезга» выходного сигнала при переключении компаратора.
4. Аналоговые таймеры.
Таймерами называются устройства для точного задания временных интервалов. Таймеры могут быть цифровыми и аналоговыми. В относительно простых 210 электронных устройствах применяются аналоговые таймеры.
Простую в эксплуатации ИМС, предназначенную для формирования точных интервалов времени, многие фирмы пытались спроектировать еще в начале 60-х годов. Тогда использовались всевозможные варианты классической транзисторной мультивибраторной схемы, точность работы которой невелика. Мультивибраторы на ОУ и компараторах оказались непрактичными, поскольку частота сигналов (или длительность отмеряемых интервалов времени) в таких схемах заметно зависит от напряжения питания. Прорывом в этом направлении явилось изобретение нескольких видов интегральных таймеров. Первый интегральный таймер NE555 был разработан в 1972 г. фирмой Signetix (США). В настоящее время эта схема считается классической. Функциональная схема таймера NE555 (отечественный аналог — 1006ВИ1) приведена на Рис. 16.
Рис. 16. Функциональная схема таймера NE555 (типовое включение в
ждущем режиме)
Здесь таймер представлен в типовом включении для ждущего режима. Схема собственно таймера выделена заливкой. Основой таймера является двухпороговый компаратор, включающий два компаратора (KHi и КН2) и RS-триггер, фиксирующий состояние выхода. Один из входов каждого компаратора подключен к делителю напряжения, образованному резисторами R , согласованными по величине с точностью не менее 2%. Напряжения на плечах делителя составляют 2Ks/3 и Ks/3 соответственно. Триггер управляет двухтактным, симметричным выходным каскадом на транзисторах VTU VT2 , обеспечивающим выходной ток до 250 мА. Кроме того, инверсный выход триггера управляет разрядным ключом на транзисторе VT3. Триггер имеет вход разрешения Е, при подаче на который сигнала низкого уровня на выходе таймера также устанавливается низкий уровень независимо от уровня сигнала на входе KIN. На неинвертирующий вход компаратора КН! (вывод 5), соединенный с верхней ступенью делителя, при необходимости может быть подано опорное напряжение от внешнего источника. Обычно между этим выводом и общей шиной включается конденсатор, сглаживающий помехи, приходящие по цепи источника питания VS