нен мати нескінченно великий коефіцієнт посилення (епюра 1 на рис. 2) при повній відсутності шумів у вхідному сигналі. Таку характеристику можна імітувати двома способами - або просто використовувати підсилювач з дуже великим коефіцієнтом посилення, або ввести позитивний зворотний зв'язок. [7]
Розглянемо перший шлях. Як би велике посилення не було, при Uвх близькому до нуля характеристика буде мати вигляд рис. 1а. Це призведе до двох неприємних наслідків. Насамперед, при дуже повільній зміні Uвх вихідний сигнал також буде змінюватися уповільнено, що погано позначиться на роботі наступних логічних схем (епюра 2 на рис. 2). Ще гірше те, що при такому повільному зміні Uвх близько нуля вихід компаратора може багаторазово з великою частотою міняти свій стан під впливом перешкод (так званий брязкіт raquo ;, епюра 3). Це призведе до помилкових спрацьовувань в логічних елементах і до величезних динамічним втрат в силових ключах. Для усунення цього явища зазвичай вводять позитивний зворотний зв'язок, який забезпечує перехідній характеристиці компаратора гістерезис (рис. 1б). Наявність гістерезису хоч і викликає деяку затримку в перемиканні компаратора (епюра 4 на рис. 2), але істотно зменшує або навіть усуває брязкіт Uвих.
В якості компаратора може бути використаний операційний підсилювач (ОУ) так, як це показано на рис. 3. Підсилювач включений за схемою инвертирующего суматора, однак, замість резистора в ланцюзі зворотного зв'язку включені паралельно стабілітрон VD1 і діод VD2.
Рис. 3. Схема компаратора на ОУ
Нехай R1=R2. Якщо Uвх - Uоп gt; 0, то діод VD2 відкритий і вихідна напруга схеми невелике негативне, рівне падінню напруги на відкритому діоді. При Uвх - Uоп lt; 0 на стабілітроні встановиться напруга, рівне його напрузі стабілізації Uст. Ця напруга має відповідати одиничного логічному рівню цифрових інтегральних мікросхем (ІМС), входи яких підключені до виходу компаратора. Таким чином, вихід ОУ приймає два стани, причому в обох підсилювач працює в лінійному режимі. Багато типів ОУ не допускають скільки-небудь істотне вхідний диференціальне напругу. Включення за схемою на рис. 3 забезпечує роботу ОУ в режимі компаратора практично з нульовими диференціальними і синфазними вхідними напругами. Недоліком даної схеми є відносно низьку швидкодію, обумовлене необхідністю частотної корекції, оскільки ОУ працює в лінійному режимі з 100% -ною зворотним зв'язком. Використовуючи для побудови компаратора звичайні ОУ, важко отримати час перемикання менше 1 мкс. [4]
. Аналоговий інтегральний компаратор
Отже, компаратор - це швидкодіючий диференційний підсилювач постійного струму з великим посиленням, малим дрейфом та зміщенням нуля і логічним виходом. Його вхідний каскад повинен володіти великим коефіцієнтом ослаблення синфазної складової (КОСС) і здатністю витримувати великі синфазні і диференціальні сигнали на входах, які не насичуючись, тобто не потрапляючи в режими, з яких компаратор буде довго виходити. Для підвищення перешкодозахищеності бажано забезпечити компаратор стробирующих логічним входом, дозволяючим перемикання компаратора тільки в тактові моменти.
Схема першого промислового інтегрального компаратора А710 (вітчизняний аналог - 521СА2), розробленого Р. Відлар (RJ Widlar) у США в 1965 р, наведена на рис. 4.
Вона являє собою диференційний підсилювач на транзисторах VT1, VT2, навантажений на каскади ОЕ на VT5 і VT6. Каскад на VT5 через транзистор VТ4 управляє колекторним режимом вхідного каскаду і через транзистор в діодному включенні VТ7 фіксує потенціал бази транзистора VT8, роблячи його незалежним від змін позитивного напруги живлення. Каскад на VT6 являє собою другий каскад посилення напруги. Емітерний висновки транзисторів VT5 і VT6 приєднані до стабілітрону VD1 з напругою стабілізації 6,2 В, тому потенціали баз зазначених транзисторів відповідають приблизно 6,9 В. Отже, допустима напруга на входах компаратора щодо загальної точки може досягати 7 В. [4]
Рис. 4. Схема компаратора А710
На транзисторі VT8 виконаний емітерний повторювач, що передає сигнал з колектора VT6 на вихід. Постійна складова сигналу зменшується до нульового рівня стабілітроном VD2.
Якщо диференціальне вхідна напруга перевищує +5 ... + 10 мВ, то транзистор VT6 закритий, а VT5 близький до насичення. Вихідний сигнал компаратора при цьому не може перевищити +4 В, так як для більш позитивних сигналів відкривається діод на VT7, не допускаючи зайвого зростання вихідної напруги і насичення VТ5. При зворотному знаку вхідної напруги VT6 насичується, потенціал його колектора виявляється близький до напрузі стабілізації стабілітронів VD1 і VD2, а тому потенціал виходу близький до нуля....
