подается\напряжение перегружи, равное 100 мВ, а на другой - перепад напряжения той же полярности, но большей амплитуды, время отсчитывается с момента, когда напряжение перегрузки и импульсное напряжение сравняются. Разница между амплитудами перепада напряжения и сигнала перегрузки называется напряжением восстановления. Обычно время восстановления приводится для напряжения восстановления, paiBHoro 5 мВ.

Время восстановления компараторов можно разбить на две составляющие: время задержки и время нарастания до порогового напряжения срабатывания логической схелмы. Используя для построения ,ком1паратора обычные ДУ без ОС, независимо от быстродействия последних трудно получить время восстановления меньше 1 мкс, причем основной его составляющей будет время задержки. Объясняется это тем, что /в режиме перегрузки, нормальном для компаратора, ак правило, насыщаются транзисторы усилительных каскадов ОУ. Поэтому после снятия перегрузки требуется значительное время для рассасывания накопленного в базах транзисторов заряда. Это является основной причиной разработки специализированных интегральных компараторов напряжения с временем восстановления менее 100 не (см. гл. 1). Однако при сравнении низкочастотных сигналов с высокой точностью (десятки микровольт) и требования минимально потребляемой мощности использование ОУ оказывается предпочтительнее. В этом случае время восстановления будет существенно зависеть от полосы пропускания и скорости нарастания выходного напряжения ОУ. Поэтому, применяя усилители с внешней коррекцией, необходимо помнить, что при разомкнутой ОС допустима минимизация емкости цепи корректирующей амплитудно-частотной характеристики ОУ в период переключения [/вых (гл. 1). Ниже приведены наиболее интересные схемы сравнения на ОУ и полупроводниковых компараторах.

Однопороговые компараторы. Реакция компаратора на превышение в,ходным сигналом заданного уровня называется амплитудной дискриминацией или детектированием уровня. В компараторах (табл. 5.1) цепь ОС формирует на выходе усилителя сигнал, совместимый с входными уровнями ТТЛ-схем. При U = U ov (табл. 5.1,а, б) напряжение цых - О (предполагается, что напряжение смещения нуля скомпенсировано), стабилитрон и диод закрыты, а ОС разомкнута. Если входной сигнал изменится на несколько десятков микровольт в ту или иную сторону, то изменение выход-

Рис. 5.1. Переходные характеристики компаратора

Таблица 5.1

ОДНОПОРОГОВЫЕ КОМПАРАТОРЫ

Структура

Передаточная характеристика

Напряжение порога переключения

и пор =Uon

nop - -

RiC,

BX 1

BX 2

НОГО напряжения будет составлять единицы вольт благодаря большому коэффициенту усиления ОУ и прекратится, как только откроется диод или стабилитрон и коэффициент передачи по цепи ОС станет равен единице. Если f/Bx>f/nop, то /вых =-и при f/Bx<f/nop Ubux=Uct, где Uct И f/д - пэдение напряжения на стабилитроне и диоде соответственно.

Аналогичную функцию вьшолняют полупроводниковые компараторы, которые являются ОУ со встроенной цепью формирования На выходе логических напряжений. Заменив один или оба резистора в схеме б табл. 5.1 конденсаторами можно сравнить скорость нарастания f/вх с постоянным сигналом (табл. 5.1,е) или скорости изменения двух сигналов (табл. 5.1,г). Точность сравнения компараторов ограничивает в первую очередь напряжение смещения ну-

ля [/см И входные токи /вх и /р, а в некоторых случаях (табл.5.1,а) и конечный коэффициент ослабления синфазного сигнала. Методы уменьшения этих погрешностей рассмотрены в гл. 1.

Прецизионный однопороговый компаратор можно построить и на сдвоенном -компараторе средней точности 521CAI, несмотря на его низкое усиление (Ки-Ю) по сравнению с ОУ. Благодаря действию высокочастотной положительной ОС компаратор на рис, 5,2,а имеет чувствительность около 0,1 мВ. Компаратор А1

11В .11 5Z1CA1

12 В

521СА5 25 I

или 5Z1CA2

I Выход компаратора

Рис. 5.2. Повышение чувствительности компараторов средней точности 521CAI (а) и 521СА5 (б)

сравнивает входной сигнал с напряжением оп. Сигнал, возникающий в момент равенства этих напряжений, снимается с общего выхода обоих компараторов и подается на неинвертирующий вход компаратора А2. В результате действия положительной ОС выходное напряжение компаратора 521СА1 полностью переключается и сохраняется в течение времени спада напряжения на неинвертирующем входе А2 до 5 мВ. После этого компаратор возвращается в исходное состояние, если вх-Uon<5 мВ. При входном сигнале, период которого меньше 2nRC, выходное напряжение переключается в соответствии с изменением полярности напряжения {Ubx- -Uon), а чувствительность равна 0,1 мВ при отрегулированном

и см-

Среди полупрсводниковых компараторсв средней точности наибольшее распространение в современной электронной аппаратуре получили 521СА2 и его усовершенствованная модификация в плоском корпусе 521СА5. Однако эти компараторы имеют недостаточно высокую чувствительность (около 3 мВ), ив них отсутствует выход, согласованный с КМОП-логическими схемалМи. Устранить оба недостатка без увеличения потребляемой мощности можно с помощью показанной на рис. 5.2,6 схемы. К выходу компаратора подключается эмиттер внешнего транзистора VTI, на базу которого подано напряжение, примерно равное пороговому (1 -1,5 В) для ТТЛ-схем. Транзисторы VTI и VT2 образуют дифференциальный каскад (ДК) с генератором постоянного тока h в цепи их эмиттеров, выполненным на транзисторе VT3. Как было показано в