Zvolíme-li R 1 = 10 kω, bude R 2 = 43 kω Z øady E48 vybereme ejbližší vyrábìou hodotu R 2 = 42,2 kω Po dosazeí do (44a) dostaeme 8 () = + = + + D 8 ()

Transkript

1 Vážeí zákazíci, dovolujeme si Vás upozorit, že a tuto ukázku kihy se vztahují autorská práva, tzv copyright To zameá, že ukázka má sloužit výhradì pro osobí potøebu poteciálího kupujícího (aby èteáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracová a mohl se také podle tohoto, jako jedoho z parametrù, rozhodout, zda titul koupí èi e) Z toho vyplývá, že eí dovoleo tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejì èi eveøejì apø umis ováím a datová média, a jié iteretové stráky (ai prostøedictvím odkazù) apod redakce akladatelství BE techická literatura redakce@becz

2 Zvolíme-li R 1 = 10 kω, bude R 2 = 43 kω Z øady E48 vybereme ejbližší vyrábìou hodotu R 2 = 42,2 kω Po dosazeí do (44a) dostaeme 8 () = + = + + D 8 () Ω Obr 446 K pøíkladu 442 Ω E X >@ / 8 / 8 () Obr 446 se vztahuje k pøíkladu Zázoròuje zapojeí komparátoru a prùbìh výstupího sigálu, je-li a eivertující vstup komparátoru pøivede harmoický sigál Z obrázku je zøejmé, že kdyby byl rozkmit vstupího harmoického sigálu meší ež 1 V, komparátor by a ìj ereagoval 4 OPERAÈÍ ZESILOVAÈ VE FUKCI KOMPARÁTORU Operaèí zesilovaèe jsou urèey k pøesému zesilováí sigálù s vysokou liearitou a stabilitou, samozøejmostí u ich je záporá zpìtá vazba Stejì jako OZ se komparátory vyzaèují malou vstupí apì ovou esymetrií, velkým zesíleím difereèího sigálu a velkým potlaèeím souhlasého apìtí Hlaví rozdíly mezi imi spoèívají v tom, že: komparátor má logický výstup, který po pøeklopeí do jedé ze dvou logických úroví (log 1 ebo log 0) vyjadøuje, které ze dvou vstupích apìtí je vìtší, pøechod z jedé do druhé úrovì je velmi rychlý, ideálì skokový; operaèí zesilovaè má aalogový výstup, jeho výstupí apìtí zpravidla edosahuje mezí daých velikostmi apájecích apìtí; komparátory jsou kostruováy pro použití bez zpìté vazby, jsou velmi rychlé i tehdy, dojde-li k jejich pøebuzeí; operaèí zesilovaèe jsou kostruováy pro aplikace se záporou zpìtou vazbou, emìlo by dojít k jejich pøebuzeí, které zpùsobí saturaci trazistorù Komparátory jsou vìtšiou rychlé, ìkteré operaèí zesilovaèe rovìž Komparátory jsou kostruováy pro velké vstupí difereèí sigály, zatímco záporá zpìtá vazba u OZ velikost difereèích sigálù miimalizuje Když jsou operaèí zesilovaèe pøebuzey, ìkdy i o ìkolik mv, ìkteré trazistory v zesilovacích stup- 186 J DOLEÈEK: MODERÍ UÈEBICE ELEKTROIKY DÍL A

3 ích se mohou dostat do saturace Doba zotaveí utá k pøechodu ze saturace mùže trvat relativì dlouhou dobu a zesilovaè je potom mohem pomalejší ež tehdy, kdy k saturaci edošlo Moderí OZ èasto mají výstupy typu rail to rail Jejich ejvìtší kladá hodota výstupího apìtí se blíží k velikosti kladé hodoty apájecího apìtí, záporá hodota se blíží k velikosti záporé hodoty apájecího apìtí Když OZ a logické obvody mají stejá apájecí apìtí, apø + V, je možé z výstupù OZ pøímo budit logické obvody V opaèém pøípadì je uté mezi výstup OZ a vstup logického obvodu vložit pøizpùsobovací èle D /2*,& E /2*,& F 7 /2*,& 2= ± 7 /2 2= 7 /2 2= 7 /2 ± /2*,& ± ± /2*,& ± ± /2*,& Obr 41 Pøizpùsobeí výstupu OZ ke vstupu logického obvodu Možé zpùsoby pøizpùsobeí výstupu OZ a vstupu logického obvodu jsou zázorìy a obr 41 Mohou být vytvoøey ivertory s trazistory P, pøípadì s trazistory MOSFET s kaálem typu Rezistor R 1 slouží k astaveí proudu báze, rezistor R 2 k astaveí kolektorového proudu a je-li trazistor uzavøe, zabezpeèuje vstupí proud logického èleu LO ve stavu log 1 Èím meší jsou velikosti odporù, tím rychlejší je èiost zapojeí MOS trazistor a obr 41b by mìl mít malé prahové apìtí (<2 V) Musí platit, že apájecí apìtí operaèího zesilovaèe V+ > +V LOGIC a zároveò V < V LOGIC Ivertor vytvoøeý pomocí komplemetárích trazistorù MOSFET je zázorì a obr 41c Jeho výhodou je malý klidový proud evýhoda spoèívá ve vziku proudových špièek v èasovém itervalu pøepíáí trazistorù, kdy jsou oba trazistory krátkou dobu souèasì otevøey Závìr Operaèí zesilovaè mùže být použit s velkou pøesostí jako komparátor a ízkých kmitoètech Použití pøesých OZ je dùležité hlavì pøi porováváí sigálù a úrovi mikrovoltù Použití OZ mùže být výhodé též z ceových dùvodù, když využíváme apø tøi operaèí zesilovaèe ze ètyø umístìých v jedom pouzdru Použití ètvrtého zesilovaèe jako komparátoru potom mùže být velmi ekoomické Pro jejich použití jako komparátorù je uté zát rozdíly a podobosti mezi komparátory a OZ, podrobì se sezámit s jejich vlastostmi z techické dokumetace a to hlavì s jejich dobami zotaveí, rychlostmi pøebìhu, spotøebou a ceou A J DOLEÈEK: MODERÍ UÈEBICE ELEKTROIKY DÍL 187

4 46 POUŽITÍ KOMPARÁTORÙ Pøi použití komparátorù je tøeba zvážit, jaký komparátor, pøípadì operaèí zesilovaè je pro daou aplikaci vhodý K tomu je uté prostudovat firemí dokumetaci vyrábìých komparátorù, pøípadì OZ Podle typu aplikace volíme komparátor se symetrickým apájeím ebo s esymetrickým apájeím V závislosti a pøipojeé zátìži volíme komparátory s výstupem typu otevøeý kolektor ebo jiým, apø CMOS/TTL, ECL, LVDT apod Výstupy komparátorù typu otevøeý kolektor mùžeme paralelì spojovat a vytváøet tak logické fukce typu logický souèi (obr 461a) Rozsah difereèího vstupího apìtí je rove velikosti apájecího apìtí Komparátory se oproti operaèím zesilovaèùm zpravidla vyzaèují vìtší rychlostí a kratším zpoždìím prùchodu sigálu ze vstupu a výstup Komparátory jsou do zaèé míry odolé proti pøebuzeí, zatímco operaèí zesilovaèe je možé pøebudit pomìrì malými difereèími vstupími sigály Pøi pøebuzeí pøecházejí trazistory OZ do saturace, což u ich zpùsobuje prodloužeí rychlosti pøebìhu Oproti komparátorùm jsou OZ pøesìjší, mají meší vstupí apì ovou esymetrii a vìtší potlaèeí souhlasého sigálu Velikost vstupí apì ové esymetrie je u komparátorù meší ež mv ìkteré oblasti použití komparátorù aalogovì èíslicové a èíslicovì aalogové pøevodíky; apájecí zdroje; impulzí geerátory; regulátory; úrovòové detektory detekce, zda apìtí a výstupech sezorù jsou ad ebo pod staoveou mezí (apø sezory teploty, tlaku, osvìtleí, moitorováí stavu abití baterií pøeosých zaøízeí apod); zabezpeèovací elektroické systémy; digitálí komuikace; fázové detektory; pulzì šíøkové modulátory; lékaøské pøístroje atd Vidíme, že komparátory mají široké použití v moha aplikaèích oblastech elektroiky V dalším textu je uvedeo ìkolik aplikací komparátorù 188 J DOLEÈEK: MODERÍ UÈEBICE ELEKTROIKY DÍL A

5 Okékový komparátor Okékový komparátor zázorìý a obr 461 obsahuje dva komparátory, které mají výstupy typu otevøeý kolektor Dìlièi z rezistorù R 1, R 2 a R 3 jsou vytvoøea dvì refereèí apìtí, U REF1 < U REF2 Je-li pøicházející sigál u sig < U REF1, je výstupí trazistor komparátoru K 1 seput, zatímco výstupí trazistor komparátoru K 2 je rozeput Otevøeý výstupí trazistor komparátoru K 1 zpùsobí, že v bodu X bude ízká apì ová úroveò V bodu X dochází k logickému souèiu výstupù z komparátorù D E 8 () & ; X YV 8 () 8 () X YV $ % & 8 () $ % & 7 $% 7 & Obr 461 Okékový komparátor Když se vstupí sigál zvìtší tak, že platí U REF1 < u sig < U REF2, jsou výstupí trazistory obou komparátorù rozeputy a v bodu X je apìtí V+ Pøi dalším zvìtšováí apìtí sigálu, kdy dojde k tomu, že U REF1 < U REF2 < u sig, bude výstupí trazistor komparátoru K 1 rozeput, zatímco výstupí trazistor komparátoru K 2 bude seput Výsledkem je ízká apì ová úroveò v bodu X Pøi zmešováí apìtí sigálu je situace obdobá Popsaá èiost je zøejmá z obr 461b Ètyøúrovòový komparátor Komparátory mùžeme s výhodou použít k idikaci velikosti apìtí a vstupu, apø apìtí z akumulátoru, velikost audiosigálu apod Obr 462 zázoròuje zapojeí ètyøúrovòového komparátoru Velikosti odporù R 1 až R volíme podle požadovaých velikostí U REF1 až U REF4 Odpory R 6 až R astavují potøebé velikosti proudù diodami LED D 1 až D 4 Je-li vstupí sigál meší ež U REF1, jsou výstupy všech komparátorù a vysoké apì ové úrovi a esvítí žádá LED dioda Pøi zvyšováí apìtí sigálu se postupì astavují a ízkou úroveò komparátory K 1 až K 4 Je-li u sig > U REF4, svítí všechy diody A J DOLEÈEK: MODERÍ UÈEBICE ELEKTROIKY DÍL 18

6 /2*,& 8 () 8 () 8 () 8 () Obr 462 Ètyøúrovòový komparátor Detektor prùchodu sigálu ulou Úèelem tohoto detektoru je pøesì staovit okamžik, kdy sigál má ulovou hodotu Schéma detektoru s esymetrickým jedopólovým apájeím je uvedeo a obr 463 Dioda D 1 slouží k tomu, aby vstupí apìtí ekleslo do záporých hodot pod 0,6 V /0 SURPDORXFK\EXGHHFH SU FKRGXQXORX Obr 463 Detektor prùchodu sigálu ulou [FL22] Komparátor LM33 má výstup typu otevøeý kolektor, proto je velikost odporu R 6 závislá a pøipojeém logickém obvodu a emusí mít vždy hodotu 10 kω Pomìr velikostí odporù R /R 3 má stejou velikost jako pomìr odporù v záporé vìtvi zpìté vazby R 4 /(R 2 + R 1 ) Vytvoøeí èasového zpoždìí dvoustavového sigálu ìkdy požadujeme vytvoøit zpoždìí ástupé ebo sestupé hray impulzího prùbìhu Obr 464 zázoròuje pøípad, kdy dochází ke zpoždìí sestupé hray impulzu Použité komparátory mají výstupy typu otevøeý kolektor Je-li výstupí trazistor komparátoru K 1 v seputém stavu, je a jeho výstupu apìtí ízké úrovì, kodezátor se rychle vybije 10 J DOLEÈEK: MODERÍ UÈEBICE ELEKTROIKY DÍL A

7 D E 8 () Obr 464 Vytvoøeí èasového zpoždìí sestupé hray vstupího impulzího prùbìhu Když a ivertující vstup K 1 pøivedeme apìtí meší ež je U REF, výstupí trazistor se uzavøe a dvojice R 1 C tvoøí itegraèí èláek Kodezátor se zaèe abíjet podle zámého vztahu & /2*,& /2*,& X = H τ, & 8 &OQ kde èasová kostata t = R 1 C V okamžiku, kdy apìtí a kodezátoru epatrì vzroste ad velikost U REF dojde k pøeklopeí výstupu K 2 z vysoké a ízkou apì ovou úroveò K tomu dojde, když 8() = /2*,& H τ Z toho urèíme velikost zpoždìí t ve tvaru () /2*,& OQ 8 τ OQ /2*,& 8() X & 8 () = τ =, V LOGIC > U REF (461) () /2*,& A J DOLEÈEK: MODERÍ UÈEBICE ELEKTROIKY DÍL 11