АНАЛОГОВАЯ МИРОЭЛЕКТРОНИКА 7 страница
140УД6, 140УД8,153УД6, LF411 ….
2. Быстродействующие усилители при средних точностных параметрах имеют высокие динамические характеристики:
f1=(20…1000)МГц; VH=(10…1000)В/мкс.
574УДЗ, 154УД4, AD825, AD8042, LM6165.
3. Прецизионные усилителиимеют высокий дифференциальный коэффициент усиления по напряжению, малые напряжения смещения нуля, малые входные токи и, как правило, низкое быстродействие. Радикально уменьшить смещение нуля позволяет применение модуляции-демодуляции (МДМ) либо периодическая компенсация дрейфа (прерывание).
140УД13 (МДМ);
AD707, 140УД26, МАХ400М (без прерывания);
140УД24, МАХ430, AD8571 (с прерыванием).
4. Микромощные усилителииспользуются в приборах, получающих питание от гальванических или аккумуляторных батарей. Эти усилители потребляют очень малый ток от источников питания. Все другие параметры (особенно быстродействие) у них обычно невысокие.
МАХ406 потребляет ток не более 1.2 мкА.
Появился целый класс микросхем (так называемых наноамперных), работающих при напряжении питания 3 В и потребляющих при этом ток менее 1 мкА
TLV2401 (880 нА);
сдвоенный LMС6442 (950 нА на усилитель).
5. Программируемый ОУ позволяет найти компромисс между малым потреблением и низким быстродействием. Для этого он имеет специальный вывод, который через внешний резистор соединяется с общей точкой или источником питания определенной полярности. Уменьшение этого резистора приводит к увеличению быстродействия ОУ и увеличению потребляемого тока. Увеличение — к обратному результату.
140УД12, 1407УД2.
Обычная величина тока потребления для микромощных и программируемых ОУ— десятки микроампер.
Микромощные ОУ, как правило, допускают питание от весьма низких напряжений.
МАХ480 допускает работу от источников с напряжением ±0.8...±18 В при токе потребления 15 мкА.
6.ОУ с однополярным питанием применяют для усиления однополярных сигналов. Это позволит питать усилитель от одной батареи или даже элемента, например от литиевого элемента напряжением 3 В.
МАХ495, потребляющий от однополярного источника ток 150 мкА.
7.Многоканальные усилители-это микросхемы, имеющие на одном кристалле два, три или четыре однотипных ОУ.
140УД20 имеет в своем составе два ОУ 140УД7;
МАХ406/407/409 включают соответственно один, два и четыре однотипных усилителя.
9. Высоковольтные ОУдля управления, например, пьезоэлектрическими преобразователями. К высоковольтным относят операционные усилители, имеющие разность положительного и отрицательного питающих напряжений свыше 50 В.
полупроводниковый интегральный ОУ РА41 с номинальным напряжением питания ±175 В, выходным напряжением ±165 В и выходным током до 60 мА;
гибридный РА89 с напряжением питания до ±600 В и выходным током до 75 мА. Он может обеспечить на нагрузке размах напряжения до ±570 В.
10. Мощные ОУ. К мощным обычно относят усилители, допускающие выходной ток свыше 100 мА.
LМ12 с выходным током до 10 А и рассеиваемой мощностью до 90 Вт;
РАОЗ с выходным током до 30 А и максимальной рассеиваемой мощностью до 500 Вт.
Интегральные компараторы напряжения
Компаратор — быстродействующий дифференциальный усилитель постоянного тока с большим усилением, отсутствием насыщения, малым смещением нуля и логическим выходом.
Схемы многих современных компараторов имеют стробирующий вход для синхронизации, а некоторые модификации снабжены на выходе триггерами-защелками, фиксирующими состояние выхода компаратора в момент прихода синхроимпульса.
Компараторы предназначены для преобразования аналоговых сигналов в цифровые.
Для согласования выходных сигналов компаратора с логическими уровнями цифровых микросхем в выходном каскаде компаратора эмиттер, как правило, заземлен, а выходной сигнал снимается с «открытого» коллектора. Выходные транзисторы некоторых типов компараторов имеют открытые и коллектор и эмиттер.
В первой схемевыходной транзистор компаратора включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ). При Uп.ц=+5В
к выходу можно подключать входы ТТЛ, nМОП- и КМОП-логику с напряжением питания 5 В. Для управления КМОП-логикой с более высоким напряжением питания следует верхний вывод резистора подключить к источнику питания используемой цифровой микросхемы.
== |
Uвых |
Rк |
Uп.ц |
Uвх1 |
Uвх2 |
== |
Uвых |
+Uп |
Uвх1 |
Uвх2 |
-Uп |
Rэ |
Если требуется изменение выходного напряжения компаратора в пределах от +Uп до — Uп, выходной каскад включается по схеме эмиттерного повторителя (ЭП). При этом заметно снижается быстродействие компаратора и, кроме того, выходной сигнал компаратора инвертируется относительно входного.
Компаратор с гистерезисом
Для получения компаратора с передаточной характеристикой, имеющей гистерезис, дополнительно вводят неглубокую ПОС.
Uвх |
== |
Uвых |
R2 |
R1 |
Uвх |
Uоп |
+Uп.ц |
Uвых |
Uср |
Uотп |
Rк |
Пороговые напряжения определяются по формулам
Обычно выбирают
тогда получают
Из-за ассиметрии выходного напряжения петля гистерезиса так же не симметрична относительно опорного напряжения.
Некоторые модели интегральных компараторов имеют внутреннюю неглубокую положительную обратную связь, обеспечивающую их переходной характеристике гистерезис с шириной петли, соизмеримой с напряжением смещения нуля.
Двухпороговый компаратор
Двухпороговый компаратор, или компаратор «с окном», фиксирует, находится ли входное напряжение между двумя заданными пороговыми напряжениями или вне этого диапазона.
Для реализации такой функции выходные сигналы двух компараторов необходимо подвергнуть операции логического умножения (конъюнкция): на выходе логического элемента единичный уровень сигнала будет иметь место тогда, когда выполняется условие
Uвх |
== |
Uвх |
Uоп1 |
Y |
& |
== |
Uоп2 |
КН1 |
КН2 |
U |
Uоп2 |
Uоп1 |
X2 |
X1 |
X1 |
X2 |
Y |
Если компараторы имеют выходы с открытым коллектором, то подключение двух или несколько выходов к общему нагрузочному резистору, подключенному к напряжению питания, реализует (если логической единице соответствует высокий уровень напряжения) операцию логического умножения — «проводное (монтажное) И».
== |
Uвых |
R1 |
Uвх |
+Uп.ц |
Rк |
== |
КН1 |
КН2 |
Uоп1 |
Uоп2 |
R2 |
R3 |
Значение опорных напряжений определяется выбором резисторов R1, R2 и R3.
На основе компараторов можно реализовать большое количество устройств различного назначения: релаксационные генераторы различных видов, аналоговые логические элементы, триггеры, формирователи временных интервалов, частотные и широтно-импульсные модуляторы и др.
Все многообразие выпускаемых промышленностью компараторов можно разделить на:
1. Универсальные с средними характеристиками быстродействия, точности и энергопотреблния.
2. Прецизионные, имеющие повышенную точность, но невысокое быстродействие.
3. Быстродействующие, имеющие малое время переключения, но высокое энергопотребление.
4. Микромощные с низким энергопотреблением, средней точностью и очень низким быстродействием.
521 СА1, 521СА3, 554СА1(3) - ТТЛ
597?СА….. -ЭСЛ
Аналоговый таймер
Таймерами называются устройства для точного задания временных интервалов.
Первый интегральный таймер NЕ555 (отечественный аналог — 1006ВИ1).был разработан в 1972 г. в США. В настоящее время эта схема считается классической.
Основой таймера является двухпороговый компаратор, включающий
== |
GND |
R |
+Uп |
== |
КН1 |
КН2 |
Uоп |
Uвых |
R |
S |
T |
E |
R |
R |
Вход |
VT1 |
VT2 |
VT3 |
Порог |
Разрешение |
Разряд |
Ждущий мультивибратор на NE555
+Uп |
Uвых |
R |
C |
Uвх |
NE555 1006ВИ1 |
tи |
U6 |
Uвых |
Uвх |
Длительность импульса равна
+Uп |
Uвых |
R |
C |
Uср |
NE555 1006ВИ1 |
tи |
U6 |
Uвых |
R1 |
tп |
Uотп |
, |
В автоколебательном режиме длительность импульса и паузы не равны
Период и частота соответственно равны
Типы интегральных таймеров
Интегральные таймеры классифицируются по следующим признакам:
• внутренняя схемотехника и технология — биполярные и КМОП\
• число тактов мультивибратора на формируемом интервале времени — одноактные и многоактные.
Таймер NE555 выполнен по биполярной технологии. Он потребляет от источника сравнительно большой ток (10 мА). Входные токи его также сравнительно велики (0.5 мкА). Последнее обстоятельство существенно затрудняет построение таймеров, способных формировать большие задержки времени. Ток заряда времязадающего конденсаторазависит от номинала резистора R, и напряжения питания Uп. Минимальная величина этого тока достигается в конце формируемого интервала времени и составляет
Для обеспечения высокой точности отсчета интервала времени следует обеспечивать
где — входной ток таймера.
Для таймера NE555 максимальная величина сопротивления резистора R, при U=15В составит 200 кОм. При емкости времязадающего конденсатора С = 1 мкФ максимальная длительность импульса не превысит 0.22 с.
Таймер IСМ7555, представляет собой КМОП-вариант таймера NE555. Он потребляет от источника питания всего 0.12мА (при U= 15В). Входные токи этой микросхемы не превышают 50 пА. Это дает возможность получить максимальную длительность импульса 2200 с (примерно 37 мин) при сопротивлении времязадающего резистора R = 2 ГОм.
Многотактные таймеры применяются, если требуется обеспечить длительность импульса, измеряемую часами. Для этого в схему таймера вводят электронный цифровой счетчик, с помощью которого производится
умножение постоянной времени RС-цепи на коэффициент пересчета счетчика.
Дата добавления: 2017-11-04; просмотров: 512;