Главная >  Аналоговая интегральная схема 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 [ 59 ] 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

ся и когда его величина достигнет значения опорного напряжения Уоа- на входе А2 установится отрицательное напряжение. Это напряжение переводит транзистор в закрытое состояние, уменьшая тем самым усиление А1. Выходное напряжение А1 сохраняет положительное значение до тех пор, пока его величина больше, чем произведение входного напряжения на максимальный коэффициент усиления А1 Для этого достаточно, чтобы входное напряжение было на несколько милливольт больше нуля.

При (Увх<0 получим положительное выходное напряжение усилителя А2 н отрицательное усилителя A3. Поэтому траизнстор Tl сноиа оказывается закрыт, а коэффициент усиления Ai невелик до тех пор, пока входное напряжение не приблизится к нулю. Пороговое апряже-ние А4 может быть несколько меньше, чем и он, для получения наилучшего подавления шумов Конденсатор С/ ограничивает амплитуду высокочастотных выбросов. Устройство работает с сигналами частотой >0,01 Гц и амплитудой от1 до 10 В. В качестве Т1 можно использовать практически любой ПТ с р -п- переходом. Выбор ОУ определяет верхнюю рабочую частоту входного сигнала. До частоты 10 кГц может быть использован практически любой ОУ

Выбрать больший из дву х сигналов и передать его на выход можно без применения АЦП с нолющью простой схемы (рис. 7 5). На базе усилителя А1 построен двухнолярный источник тока, выходное напряжение которого определяется из выражения [121 У вых = -= {и,-ил) (Яг + Яг)Я1 +Ua = У. + [/бых + (.-б)/?з1Я1. Из последнего нетрудно определить выходной ток /вых = {фе - ~- и а) {Rl + R,VRi -i- Ua ~ UJIR, - (U, - Ub)IR,. Если Rl R-i и R. r= TO выражение для /вых упрощается: /х = {Us - Ua)Ri- Ток /вых не зависит от сопротивления,-через которое он протекает, пока А1 работает в линейной области. Ести Ьб> и а, выходной ток течет через диод Д2, а при Ub<Ua через Д1. На выходе Л2 сумма токов преобразуется в напряжение. Поэтому


Рнс. 7 5 Селектор максимального из дв>х сигналов

Ua Ua

нри Оа> Us Ri=Ub при Ub>Ua-

-силитель Л2, выполняющий роль повторителя, может быть исключен, если не требуется согласование устройства с низкоомной нагрузкой.



В аналоговой технике элементами памяти являются устройств выборки - хранения (УВХ) н амплитудные (пиковые) детекторы. Функция памяти заключается в хранении на запоминающем конденсаторе в течение некоторого времени мгновенного зиачения входного напряжения. В режиме выборки УВХ повторяет входной сиг-![ал, а затем по команде запоминает его мгновенное значение и пере ходит в режим хранения Режим выборки амплитудных детекторов имеет место, когда входное напряжение становится больше хранимого на конденсаторе, а в режиме хранения напряжение as конденсаторе больше входного. Обычно переход от УВХ к амплитудному детектору осуществляется заменой ключей диодами,

Ниже рассмотрены основные схемы аналоговых запоминающих устройств, а также различные методы улучшения их точности и быстродействия. Как правило, быстродействие и точность в этих устройствах HMCiOT противоположный характер зависи-мости от емкости запоминающего конденсатора: с одной стороны, меньшую емкость можно быстрее зарядить, а с другой стороны, на большей емкости можно с большей точностью и дольше хранить напряжение. Далее будут рассмотрены методы улучшения обеил характеристик при постоянной еджооти аанаминающего конденсатора.

7.2.1. Устройства выборки-хранения

В режиме выборки разница между входным и выходным напряжениями УВХ определяется степенью неидеальности МДП-ключа и ОУ. В режиме хранения напряжение на запоминающем конден саторе Cg изменяется из-за протекания паразитных токов утечек ключа и конденсатора, а также входных токов ОУ,

В зависимости от условий эксплуатации УВХ минимальный ток разряда конденсатора может быть получен либо при использовании МДП-транзистора, либо ПТ с управляемым переходом, Ток утечки ПТ с управляемым переходом существенно возрастает при высокой температуре, Хотя у МДП-транзистора меньше чувствительность тока утечки к изменению температуры, однако величина этого тока больше. Последнее объясняется, во-первых, сутцествованием токов утечек между каналом и подложкой, Эти составляющие протекают в цепь истока или затвора или в обе цепи в зависимости от напряжения смеш,ения иа электродах. Во-вторых, МДП-транзисто-ры имеют значительный ток утечки между истоком и стоком. Обе составляющие тока утечки МДП-транзистора значительно уменьшаются, если разность напряжения на его электродах близка к нулю.

Быстродействие УВХ определяется двумя временными характеристиками. Первая - время, необходи.гае для перехода из режима выборки к хранению, включает время запирания ключа и установления вы.ходного напряжения. Вторая - время перехода из режи-



хранения к режиму выборки (время выборки) - состоит из пех составляющих: время замыкания ключа, время нарастания напряжения на запоминающем конденсаторе до величины U и установления выходного напряжения [151.

Обычно превалирует время выборки, основной составляющей которого является время заряда запоминающего конденсатора. Длительность этого п[хщесса прямо нронорциональна емкости конденсатора С3, но обратно нронорциональна этой емкости погреш-ность УВХ. Компромиссным решением является построение двухкаскадиого УВХ. Первый каскад имеет небольшую емкость запоминающею конденсатор и, следовательно, быструю выборку, Срав-

, Rt

Рнс. 7.6. Методы уменьшения токов утечки ПТ в инвертирующем (о) н неин-

вертирующем (б) УВХ

нительно большое время хранения получается во втором каскаде УВХ, где конденсатор .заряжается от первого каскада, прежде чем его выходное напряжение изменится на величину, больше допустимой, Поэтому величина конденсатора второго каскада может быть значительно больше, чем первого

Основные конфигурации УВХ и сравнительный анализ их точности и быстродействия достаточно полно описан в литературе П5,16!. Поэтому остановимся только на двух структурах УВХ, наиболее широко используемых нри построении иа ОУ, и схемоте.х:-нических методах улучшения их параметров [17,181.

Однокаскадные УВХ- Их целесообразно использовать, если выходное сопротивление источника сигнала невелико (<С 100 Ом).

Увеличение точности хранения Скорость спада t/вых определяется отношением тока разряда конденсатора к величине его емкости. Ток разряда складывается из токов утечки ЛЩП-транзнс-торов, конденсатора и входного тока ОУ.

В простейшем инвертирующем УВХ (рис. 7.6, а) основная часть погрешности в обоих режимах обусловлена транзистором Т2. В режиме выборки ошибка определяется падением напряжения иа сопротивлении открытого транзистора Т2 из-за протекания входного тока ОУ. В релаше хранения транзистор Т2 закрыт, инвер--



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 [ 59 ] 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74