гл. I, для ПОЛНОГО переключения така в ДК из одного ллеча в другое нео1бходимо, чтобы дифференциальное напряжение на базах транзисторов было больше 100 мВ. Таким образом, чтобы ток h полностью переключился из цепи транзистора VT2 в цепь транзистора VT1 или наоборот, необходимо изменить напряжение на базе VT2 на 100 мВ. Из этого следует, что при типовом для компараторов 521СА5 и 52ICA2 коэффициенте усиления, равном 10, его чувствительность станет 0,1 мВ, что эквивалентно коэффициенту усиления З-Ю*. Поскольку цепь VT1 и Rn управляется переключаемым внутренним током компаратора, то увеличения потребляемой мощности не происходит. Кроме того, сигналы на выходе компаратора и дополнительного каскада савпадают по фазе.

Для нормальной работы дополнительного каскада необходимо, чтобы выполнялось неравенство hRmUn-{UoTi-0,5 В). Это значит, что при переключении тока в VT1 транзистор должен насыщаться при любых Un и Rn. Типовое значение тока /г внутреннего генератора в компараторе равно 2 мА. Выходное напряжение лог. О равно Uon -0,5 В, а напряжение лог. 1 - около Un. При изменении t/вых от напряжения лог. 1 до напряжения лог. О время переключения будет составлять примерно 50 не, т. е. почти не будет отличаться от собственного времени переключения компараторов. При обратном переключении время будет определяться постоянной времени цепи RnCn, где Си - емкость нагрузки, подключенной к t/вых. При работе компаратора на простейший КМОП-вентиль и при t7n = 9 В (/?н~5,1 кОм) это время не превышает 100 не. Изменяя значение U , можно получить перепад напряжения на выходе дополнительного каскада любой величины.

В прецизионных компараторах 521САЗ, 597САЗ при обработке высокочастотных входных сигналов влияние статических ошибок можно устранить низкочастотной ОС (рис. 5.3). Низкочастотные ff составляющие входного сигнала по-

давляются глубокой отрицательной ОС по постоянному току. Для высокочастотного входного сигнала сопротивление конденсатора С мало и действие отрицательной ОС отсутствует. Диод образует цепь заряда для конденсатора в фильтре нижних частот и уменьшает тем самым время восстановления нормального режима работы устройства. Если к этому времени не предъявляются особые требования, то диод можно исключить. Для иоключения действия отрицательной ОС на чувствительность компаратора постоянная времени /?С-цепи должна быть больше периода входного сигнала, умноженного на коэффициент усиления компаратора. Приведенная схема с указанными номиналами элементов хорошо работает при частоте входного сигнала более 1 кГц. Необходимо иметь в виду, что сдвиг фазы в цепи ОС может превысить допустимую величину, и это приведет

Рис. 5.3. Уменьшение статической ошибки в компараторе 521 САЗ

к самовозбуждению компаратора. Последнее может случиться, например, при подключении осциллографа с большой входной емкостью К выходу компаратора. В то же время на логическую схему устройство может работать нормально.

Регенераторные компараторы. При очень медленных изменениях или малых амплитудах выходного сигнала время переключения однопороговой схемы сравнения зависит от скорости изменения входного напряжения, частоты единичного усиления и Ки усилителя. Для уменьшения времени сравнения таких сигналов используют схемы сравнения с положительной ОС - регенераторные компараторы (табл. 5.2). Особенностью таких компараторов является наличие гистерезиса передаточной характеристики.

В схеме а регенераторного компаратора табл. 5.2 при отрицательном и близком к нулю входном напряжении выходное напряжение положительно, а напряжение на неинвертирующем входе определяет верхний порог переключения [/в= [/ст/гД-г+Лз) Как только входное напряжение достигает величины [/в, ток в цепи стабилитрона становится равным нулю, а затем меняет направление и выходное напряжение ОУ переключается. После этого на неинвертирующем входе ОУ устанавливается напряжение, соответствующее нижнему порогу переключения и равное [/н=--U-Чтобы теперь переключить компаратор в обратное состояние, амплитуда входного напряжения должна измениться от Ua до f/в, т. е. на напряжение, равное 2Ub, которое и определяет напряжение гистерезиса.

Для получения симметричной петли гистерезиса относительно опорного входного напряжения максимальное и минимальное значения выходного напряжения должны быть равны по абсолютной величине. Изменение по каким-либо причинам одного из этих уровней вызывает смещение гистерезиса и, следовательно, расчетной точки срабатывания компаратора, что приводит к увеличению погрешности сравнения. Этот недостаток в значительной степени устраняется включением в схему упра1вляемого выходным напряжением ключа (полевой транзистор VTI в схеме б табл. 5.2). Если сопротивление транзистора VT1 в открытом состоянии меньше 100 Ом, то погрешность установления порогов срабатывания при использовании 1%-ных резисторов будет меньше 0,01 Uon- Для увеличения скорости переключения транзистора VT1 диод шунтируют конденсатором С, ускоряющим разряд паразитной емкости исток - затвор VT1.

Регенераторный компаратор с постоянным напряжением нижнего порога переключения при регулируемом напряжении гистерезиса приведен на схеме в табл. 5.2. Благодаря включению ib схему диода VD1 цепь положительной ОС размыкается при UexUon и на выходе ОУ устанавливается близкое к нулю напряжение, определяемое токами утечки через диод VD2 и резистор R4. Если затем входное напряжение уменьшится до напряжения Uon, выходное напряжение компаратора переключается в противоположное состояние. Выходной сигнал можно снимать как с выхода ОУ,

от Таблица 5.2

РЕГЕНЕРАТОРНЫЕ КОМПАРАТОРЫ

Структура

.2 д

с 100

Vex V

X-r-

-2 m

~гФ-

-УГЗ KZ72

Передаточная характеристика

Напряжение верхнего порога переключения

Os %

2 + 3

Uou (Ri + R, + Яэ) Rs

Напряжение нижнего порога переключения

UctR R2 + R3

Uou {Ri + R-s)

Напряжение гистерезиса передаточной характеристики

2 Uct R2

R2 4 3

Lon 2

Ri {Uct- Uon) Ri + R