Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE





AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


COMPARATOARE ELECTRONICE

Electronica electricitate

+ Font mai mare | - Font mai mic







DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Radiatiile electromagnetice - Undele electromagnetice sau radiatia electromagnetica
Numaratoare modulo p realizate prin aducere la zero
Capacitatea de bariera a jonctiunii pn
ETAJE DE IESIRE ALE AMPLIFICATOARELOR OPERATIONALE
REGIMUL TERMIC INTERMITENT AL UNUI CONTACTOR DE JOASA TENSIUNE
Regimurile de functionare ale masinii sincrone cuplata la retea: generator, motor, compensator
ANALIZORUL DE PERTURBATII ELECTROMAGNETICE (RECEPTORUL DE MASURARE EMI)
PROIECT COMUNICATII OPTICE
VARIANTE DE STRUCTURI DE MASURARE
GRUPAREA REZISTOARELOR

COMPARATOARE ELECTRONICE

Comparatoarele electronice sunt circuite electronice care primesc la intrare un semnal analogic si in functie de valoarea acestuia comuta iesirea intr-o stare numerica bine precizata.



Starea iesirii poate fi la un nivel V0L mic de tensiune, stare numita „0” logic si notata uneori cu „L” (Low) sau poate fi la un nivel V0H mare de tensiune, stare numita „1” logic si notata uneori cu „H” (High).


Tensiunea de prag VP este acea tensiune de intrare care separa cele 2 nivele ale tensiunii in iesire.

Spre exemplu, in figura 5.1, sunt prezentate formele de unda la intrarea unui comparator la care iesirea este definita astfel

                   Vi – VP < 0 => V0 = VOL  ,  

    Vi – VP > 0 => V0 = VOH.                 

Pentru  (Vi < VP) iesirea este in starea L iar pentru (Vi >VP) iesirea este in starea H.

Uneori comparatorul poate lucra conform logicii inversate fata de situatia din figura 5.1 (Vi > VP  VOL, Vi < VP VOH).

Observatie : De fapt circuitele de comparatie integrate au doua iesiri, una notata Q care stabileste V0H pentru Vi > VP si alta notata  care stabileste V0H pentru Vi < VP.

Comparatoarele fara reactie au o caracteristica de transfer cu tranzitia iesirii exact la valoarea VP, ca in figura 5.2.


Comparatoarele cu reactie pozitiva determina o caracteristica de transfer cu histerezis, in sensul ca tranzitia LH are loc la o tensiune Vpm diferita de tensiunea  VpM  la care are loc tranzitia H L , ca in figura 5.3.

Astfel spus starea H se mentine si pentru tensiuni de intrare mai mici decat tensiunea la care s-a stabilit. Starea H a iesirii s-a stabilit la VpM si se mentine, la scaderea tensiunii de intrare, pana se creeaza conditii de basculare inversa ( pana cand Vi = Vpm) Starea L se mentine, la cresterea tensiunii de intrare , in tot intervalul Vpm , VpM.


Comparatoarele sunt realizate cu amplificatoare operationale (AO) sau amplificatoare Norton (AN).

In figura 5.4 este prezentat un comparator fara histerezis obtinut dintr-un amplificator operational la care la una din intrari s-a conectat tensiunea de referinta VREF iar la cealalta intrare s-a conectat tensiunea variabila Vi.          


Tranzitia iesirii are loc atunci cand = Vi - VREF 0 , ceea ce inseamna ca tensiunea de prag este tensiunea de referinta (VP = VREF).


In figura 5.5 este prezentata caracteristica de transfer a circuitului din figura 5.4.

Tranzitia iesirii de la V0L la V0H are loc intr-un timp finit, fiind egala cu viteza de variatie a tensiunii de intrare Vi, dar la viteze mari de variatie a tensiunii de intrare viteza de comutare a iesirii va fi  limitata de timpul de comutare a elementelor fizice din constructia AO. Spre exemplu amplificatorul BA741 limiteaza viteza maxima de crestere a tensiunii la  0,5 V/s .

Pentru ca tranzitia din starea V0L in V0H (si invers) sa se faca cu viteza maxima pe care o permite AO, se introduce o reactie pozitiva care sa determine un proces de comutare in avalansa.

In figura 5.6a este prezentata schema de principiu a unui comparator cu reactie realizat cu un AO, caracteristica de transfer fiind prezentata in figura 5.6b.


           

Deoarece tensiunea de iesire ia valorile V0L si V0H => prin intermediul divizorului de tensiune format din R1 si RR la intrarea AO se transmite tensiunea   VP care are 2 valori

,                  .

  Spre exemplu daca R1 = RR   si  tensiunea de alimentare a AO este V= 15V atunci

V0L=- V=-15 V ; V0H= +V= +15 V; Vpm = -7,5V; VpM =+7,5V.

Ciclul de histerezis poate fi deplasat pe axa tensiunilor de intrare prin conectarea rezistentei R1 la o sursa de referinta VREF. Pentru R1 = RR avem relatiile

 Vp =  ,

 Vpm = ,

                  VpM = .

Tensiunile de prag sunt simetrice fata de VREF.

Spre exemplu pentru VREF = +V =>Vpm = 0, VpM = +V (dar tensiunea la iesire ramane VOL=-V, VOH=+V).

Pentru a stabilii precis valorile tensiunilor de iesire V0L,V0H si pentru a avea tensiuni de prag nesimetrice se folosesc doua amplificatoare operationale, ca in figura 5.7.


Iesirile celor doua AO sunt intrari de comanda pentru bistabilul de tip RS din figura 5.7. Iesirea V0 a bistabilului este in starea H numai daca ambele intrari sunt in starea H, altfel spus numai daca ambele conditii ale AO sunt indeplinite.



Comparatoarele cu circuite integrate  sunt realizate asa incat sa raspunda urmatoarelor cerinte:

-          timpi de comutare mici ;

-          nivele de tensiune de iesire compatibile cu circuitele logice ;

-          iesirea sa fie „open –colector” , pentru a putea realiza functia SI cablat, adica iesirile a doua circuite sa poata fi conectate fara elemente aditionale;

-          sa permita inhibarea iesirii circuitului printr-un sistem de inhibare sau sa existe un pin de autorizare a functionarii .

Circuitele electronice uzuale sunt CLB 2711, BM339,BM39, ROB31, ROB760. Sunt caracterizate prin urmatoarele valori ale parametrilor:

-          timpul de raspuns este cuprins intre 200-18 ns;

-          tensiunea de decalaj de 1, …, 2mV , reprezentata de diferenta tensiunilor de intrare   Vi - VREF care asigura nivelul de prag;

-          curentul necesar polarizarii intrarilor Ii = 0,2,,8 μA.

Circuitul integrat CLB 2711EC are pe capsula 2 comparatoare, fiecare avand schema din figura 5.8.


Intrarile STR1, STR2 sunt intrari de „strob” sau de autorizare care permit transferul catre iesirea OUT  a rezultatului compararii numai daca sunt in starea H.

In cazul in care ambele semnale STR1 = STR2 = H sunt active iesirea OUT are valoarea H daca unul din comparatoarele C1 sau C2 este in stare H.

In figura  5.9 este prezentat simbolul unui comparator (1/2 CLB7211EC ).


Pentru a obtine un semnal logic TTL la iesirea circuitului integrat se conecteaza un tranzistor bipolar care sa adapteze nivelele de tensiune, ca in figura 5.10.


In colectorul tranzistorului T este conectat un releu electronic RL, care isi inchide contactele daca circula curent prin tranzistor, ceea ce se indeplineste daca tranzistorul primeste un semnal de comanda pe baza. Tabelul contine starile releului (releu comandat = 1) in functie de starea intrarilor comparatorului, caruia ii corespunde caracteristica statica din figura 5.11.

C1

C2

Iesirea 10

RL

Vi<VpL

1

0

1

1

Vpl<Vi<VpH

0

0

0

0

Vi>Vpl

0

1

1

1


                                                              

                                                                                                                 

Fig. 5.11.

 
                                                  

Comparatorul dublu cu reactie pozitiva totala

In figura 5.12 este prezentat un comparator cu reactie pozitiva totala realizat cu 1/2 CLB7211EC, a carui caracteristica de transfer este prezentata in figura 5.13.

La intrarile comparatorului C1 se aplica tensiunea de intrare Vi (la intrarea directa) si tensiunea de referinta VREF (la intrarea inversoare). Comparatorul C1 va avea iesirea in starea H daca Vi > VREF.

            Comparatorul C2 primeste la intrarea neinversoare tensiunea de iesire V0 iar la intrarea neinversoare primeste o tensiune de referinta fixa, de valoare mica si anule 0,5V.

Initial, la alimentarea circuitului,  V0 = V0L = 0V < 0,5V rezulta ca iesirea comparatorului C2 este in starea L si ramane asa.

Daca Vi > VREF => tensiunea de iesire a C1 va creste corespunzatoare starii H => V0 = VOH ceea ce inseamna ca la intrarea comparatorului C2 se va aplica o tensiune mare pe intrarea neinversoare  Vi2 = V0H  > VREF = 0,5V, ceea ce face ca si iesirea comparatorului C2 sa basculeze in starea H.





Daca Vi se modifica in raport cu VREF , spre exemplu Vi scade sub valoarea tensiunii de referinta circuitul nu isi modifica starea iesirii. Nu se modifica nimic pentru ca iesirea este in starea H si la intrarea comparatorului C2 avem Vi2 = V0H  > VREF = 0,5V care comparator „tine” iesirea in starea H.

Pentru ca circuitul sa iasa din starea memorata se impune ca la intrarea Vi sa se aplice un semnal ( Vi < VREF) care sa creeze conditii de basculare a iesirii in starea L si apoi sa se conecteze, pentru scurt timp, iesirea la masa cu comutatorul K. Iesirea va fi in starea L si la intrarea comparatorului C2 vor fi conditii de basculare a iesirii in starea L.

Detectorul de varf (sau de valoare extrema)

Circuitul din figura 5.14, realizat cu 1/2 CLB7211EC, indeplineste functia de detector de varf al tensiunii Vi aplicata la intrare, in sensul ca testeaza la diferite momente de timp valoarea tensiunii de la intrare, o compara cu valoarea din intervalul precedent de testare si in functie de rezultatul comparatiei efectueaza una din urmatoarele

-          daca tensiunea curenta este mai mare ca valoarea din intervalul precedent, memoreaza tensiunea curenta;

-          daca tensiunea curenta este mai mica ca valoarea din intervalul precedent, nu face nimic (lasa neschimbata valoarea memorata).


STR  - este un semnal dreptunghiular care activeaza sau inhiba procesul de comparare. In timpul cat STR este in starea H este permisa functionarea comparatoarelor, ceea ce inseamna ca in acel interval de timp se testeaza  valoarea tensiunii de intrare.

CM – este condensatorul de memorare a valorii maxime.

D – este o dioda care nu permite decat incarcarea condensatorului de memorare si previne descarcarea acestuia intre doua testari.

INV – este un circuit analogic care primeste la intrare tensiunea Vi si furnizeaza la iesire aceeasi tensiune dar cu semnul schimbat (furnizeaza 

-Vi ).

Daca Vi > V0 iesirea 10 a comparatorului trece in starea H si completeaza sarcina de pe condensatorul CM de memorare pana la valoarea tensiunii aplicate la intrare, deci, deci creste tensiunea V0. pana la egalitatea V0 = Vi . Cu alte cuvinte memoreaza valoarea maxima.

Blocul INV a fost prevazut in schema pentru ca detectorul de varf sa poata functiona atat pentru tensiuni de intrare pozitive cat si pentru tensiuni de intrare negative.

Daca tensiunile de intrare sunt pozitive functioneaza comparatorul C1 iar pentru tensiuni negativa va functiona comparatorul C2. De remarcat ca si in cazul tensiunilor de intrare negative tensiunea de iesire ramane tot pozitiva, pentru ca CM se incarca de la iesirea comparatorului care este pozitiva cand comparatorul este activ.

Contactul K se actioneaza numai la inceputul unui ciclu de testare a valorii de varf, pentru ca procesul sa inceapa cu  condensatorul CM la tensiune zero (descarcat).

Particularitati ale comparatorului BM339

Circuitul BM 339 contine 4 comparatoare cu colectorul in gol (tranzistorul de iesire este de tipul NPN cu emitorul la masa si colectorul conectat la borna de iesire a comparatorului ) ceea ce inseamna ca se impune a conecta iesirea printr-o rezistenta RL la sursa de alimentare VCC , ca in figura 5.15.

In cadrul figurii 5.15 au fost indicate in ordine fiecare din pinii de intrare si pinii de iesire ale fiecarui comparator (spre exemplu unul din comparatoare are bornele de intrare 9 si 8 iar iesirea este la pinul 14).

Daca circuitul este alimentat cu o sursa duala ca in figura 5.15, intrarile circuitului pot fi de orice polaritate. Iesirea comparatorului se gaseste in una din starile V0L = -V, V0H = +V.


Daca circuitul este alimentat cu o sursa cu punct de masa, ca in figura 5.16,  tensiunile de intrare se impune sa fie pozitive iar iesirea se gaseste in una din starile   V0L=0V,    V0H=+V.


In figura 5.17 este prezentat un comparator prevazut cu un circuit auxiliar, format din tranzistorul T , care functioneaza corect daca tensiunea VSTR este suficient de mica pentru a mentine tranzistorul blocat. Pentru tensiuni VSTR > 0,7V tranzistorul este saturat si iesirea este in starea V0L indiferent de starea intrarilor. Semnalul VSTR  indeplineste functia de semnal de autorizare.


·         Bascularea comparatorului realizat cu BM339 are loc cand Ii+ > Ii- .

·         Tensiunea de referinta VREF poate fi  obtinuta din tensiunea sursei de alimentare  +V       ().

·         Daca unul din comparatoarele circuitului integrat nu este folosit in aplicatie, se vor conecta la masa atat intrarile cat si iesirea acestuia.

Interfata cu BM339 intre circuite analogice si circuite TTL

In figura 5.18 este prezentat un circuit pentru formarea nivelelor logice TTL dintr-un semnal analogic Vi.

Circuitul „SI” este utilizat pentru formarea fronturilor semnalului si adaptarea nivelelor de tensiune,

Pragul corespunzator valorii unu logic este stabilit de tensiunea de referinta.

Daca semnalul numeric se impune sa fie TTL rezistenta de sarcina se adopta RL = 10K, iar pentru circuite MOS se inlocuieste sursa de alimentare (spre exemplu +15V) si RL = 100K .


Interfata cu BM339 intre circuite TTL si circuite MOS

In figura 5.19 este prezentat un circuit de interfata intre semnalele furnizate de circuite TTL si circuite de tipul MOS.




            Daca Vi < VREF  tensiunea de iesire a comparatorului este la valoarea sursei de alimentare negative, ceea ce inseamna ca tensiunea de intrare a circuitului MOS va fi ViL= -12V, corespunzand unei intrari in zero logic.

Daca Vi > VREF  tensiunea de iesire a comparatorului este la valoarea sursei de alimentare pozitive, ceea ce inseamna ca tensiunea de intrare a circuitului MOS va fi ViL= +5V, corespunzand unei intrari in unu logic.

            Tinand seama de cele de mai sus rezulta ca tensiunea VREF trebuie sa se afle la limita superioara a nivelului de zero logic furnizat de circuitele TTL VREF = 1,5V.

Se remarca faptul ca in cazul acestei scheme, ca si in cazul schemei din figura 1.18 semnalele TTL aflate in interiorul zonei de incertitudine (1,5V,…,2,5V) sunt interpretate de circuitele MOS drept unu logic – pentru ca tensiunea de referinta se afla la limita superioara a nivelului de zero logic TTL.

Modalitati de crestere a curentului furnizat de BM339

In conditiile in care iesirea unuia din comparatoarele circuitului integrat BM339 nu este capabila sa furnizeze curentul pe care il cer circuitele conectate la iesirea acestuia (ori sunt prea multe porti logice, ori este un dispozitiv de putere) se conecteaza la iesirea respectiva un amplificator de curent. Cea mai simpla modalitate consta in conectarea unui tranzistor la iesirea CI, ca in figura 5.20.


Functionarea circuitului are loc astfel

-          pentru Vi >VR =+V   T   este saturat      => V0=0V;

-          pentru   Vi <VR =0V  T este blocat        => V0=+V.

Cand tranzistorul este blocat curentul absorbit de circuitele externe este limitat de rezistorul RC, iar iesirea integratului nu este solicitata decat de curentul invers al tranzistorului.

Formator de impulsuri dreptunghiulare cu BM339

Datorita diferitelor prelucrari un semnal analogic, cu toate ca initial era de forma dreptunghiulara, va fi distorsionat si nu va fi de o forma adecvata prelucrarii numerice. Din acest motiv se folosesc circuite de formare a semnalului.

Aceste circuite trebuie sa refaca fronturile semnalului si sa permita decelarea corecta a semnalelor logice.


Circuitul din figura 5.21 formeaza semnale logice pentru a fi utilizate in circuite numerice MOS, dintr-un semnal analogic. Semnalul analogic Vi este considerat unu logic daca Vi este pozitiv si este considerat zero logic daca Vi este negativ.

Deoarece tensiunea de referinta a comparatorului este VREF = 0V avem

Vi<0   =>  VOL= -V   , adica iesirea este in zero logic;

Vi>0   =>  VOM=+V   , adica iesirea este in unu logic.

Poarta de numarare cu BM339

            In figura 5.22 este prezentata schema de principiu a unei porti de numarare, de fapt este prezentata o portiune dintr-un convertor analog-numeric.


                                                                

Fig. 5.22.

 


 Comparatorul C are iesirea in starea H cat timp tensiunea Vi este mai mare decat VREF, circuitul SI transferand catre numarator  impulsurile furnizate de oscilatorul OSC. Iesirea este basculata in starea L si numararea este inhibata cand tensiunea VREF devine mai mare ca Vi.


 

 Pentru a obtine un convertor analog-numeric tensiunea VREF trebuie sa fie liniar crescatoare in timp.

Realizarea practica, cu CLB2711, a schemei de principiu a portii este prezentata in figura 5.23 (pentru explicatii vezi si figura 5.12).

Circuit basculant monostabil cu BM339

In figura 5.24 este prezentat modul de realizare a unui circuit mobostabil cu BM339.

Fig. 5.24.

 


In intervalul de timp cat Vi < VREF  iesirea comparatorului C1 este in starea L, ceea ce inseamna V0 = 0V.

Cand tensiunea creste si  Vi >VREF comparatorul C1 basculeaza in starea H si iesirea va fi la nivelul sursei de alimentare. Condensatorul se incarca de la V0, prin rezistorul R catre valoarea sursei de alimentare, ca in figura 5.25.

Cat circula curent de incarcare prin rezistorul R tensiunea v > 0,5V ; comparatorul C2 mentine tensiunea de la iesire la valoarea sursei de alimentare. Condensatorul creste VC la valoarea iesirii VC = +V  iar cand curentul prin R se anuleaza, v=0 si comparatorul C2 isi schimba starea din H in L. Tensiunea de la iesire revine in starea L.


Timpul cat se incarca condensatorul stabileste regimul tranzitoriu al circuitului .








Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1376
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2019 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site