равному 1 ,В, поскольку падение напряжения на резисторе 470 Ом никогда не бывает существенно выше 15 мВ.

На рис. 4.9,6 дан график временной зависимости Ех и С7вых. При всех значениях Ех, меньших С/оп, С/вых=+3,2 В, а когда £вх превышает С/оп, С/вых=-0,5 В. Обратите внимание на то, что отрицательный уровень С/вых определяет момент пересечения напряжением Евх уровня С/оп в положительном направлении. На рис. 4.9,8 дан график зависимости С/вых от Евх для сравнения с детектором нуля, показанным на рис. 4.5.

4.7, ИМС прецизионного компаратора 111/311

4.7.1. Электрические характеристики. Интегральная микросхема типа 111 (военного назначения) или типа 311 (коммерческого применения) - гораздо более универсальный компаратор, чем ИМС 710 (см. приложение 3), однако время срабатывания у него больше, чем у последнего (200 не по сравнению с 40 не у компаратора 710). Преимущества ИМС 111 видны из сравнительной таблицы типовых значений электрических параметров.

4.7.2. Работа выходной цепи. Из показанной на рис. 4.10, а упрощенной схемы ИМС 311 видно, что ее выходная цепь ведет себя как переключатель Кл, включенный между выводами 7 и 1. Выходной вывод 7 можно подключить к шине положительного источника питания U++>, причем это напряжение может иметь любое значение, лишь бы оно не превышало напряжение -С/ источника питания более чем на 40 В. Когда потенциал на входе ( + ) (вывод 2) выше потенциала входа (-) (вывод 3), ключ, эквивалентный выходной цепи ИМС 311, разомкнут. При этом значение С/вых определяется напряжением С/++ и при указанном на рисунке значении этого напряжения равно 5 В.

При напряжении на входе ( + ), отрицательном относительно напряжения на входе (-), эквивалентный выходной ключ ИМС

> Через нагрузку. - Прим. ред.

500 Ом

е6 -15 В Стро5иру-ющий Вход (не поВнлючен)

и=5 -

Рис. 4.10. Детектор нуля с гистерезисом на компараторе 311.

- схема включения (показана упрощенная модель выходной цепи ИМС 311)- б -формы сигналов на входе и выходе.

311 замыкается и заземляет выходной вывод 7 микросхемы. Резисторы У?о.с и Rbx обеспечивают гистерезис -50 мВ, минимизируя влияние шумов, так что на контакте 2 напряжение фактически равно О В. На рис. 4.10,6 показаны формы сигналов Евх и С/вых-Напряжение С/вых = О В (ключ замкнут) для положительных полу-

r = SB

100 кОм

Рис. 4.11. Работа стробирующего входа ИМС 311.

а - схема; б - формы сигналов на входе и выходе.

периодов вх, на отрицательных полупериодах вх напряжение С/вых=+5 В (ключ разомкнут). Показанная схема является типичной схемой согласования уровней, т. е. входные напряжения могут изменяться в пределах от -15 до +15 В, однако [/вых остается ограниченным уровнями -Ь5 и О В, т. е. типичными уровнями циф-

ровых сигналов. Таким образом, ИМС 311 можно использовать 1ля преобразования уровней напряжения аналоговых микросхем в уровни напряжения цифровых ИМС (для согласования уровней).

4.7.3. Работа стробирующего входа. Роль стробирующего входа и ИМС 311 выполняет вывод 6 (см. приложение 3). Особенностью стробирующей цепи является то, что она позволяет блокировать выход компаратора, исключая его реакцию на входные сигналы. В схеме рис. 4.11 компаратор 311 используется как детектор нуля. Резистор 10 кОм подключен одним выводом к стробирующему входу, другой вывод этого резистора соединен с ключом. Когда ключ стробирования разомкнут, ИМС 311 работает в нормальном режиме, т. е. выходное напряжение равно С/++ для отрицательных и О В для положительных значений вх. При замкнутом ключе стробирования (т. е. при подключении резистора 10 кОм на землю) выходное напряжение будет иметь значение U++ независимо от величины входного сигнала. Напряжение С/вых будет равно U++ все время, пока замкнут стробирующий ключ (рис. 4.11,6). При этом выходное напряжение не будет зависеть от состояния входов до тех пор, пока ключ стробирования вновь не разомкнётся.

Возможность стробирования полезна при использовании компаратора для вывода данных из памяти ЭВМ. До момента считывания ключ стробирования замкнут, чтобы исключить реакцию схемы на посторонние сигналы, которые могут появляться в это время на ее входе. На время считывания ключ размыкается, и ИМС 311 работает как нормальный компаратор. Ток в цепи стробирования следует ограничить величиной ~3 мА. Если стро-бирование не требуется, стробирующий вывод можно оставить неподключенным или же соединить его с шиной +U (см. приложение 3).

4.8. Детектор с окном

4.8.1. Введение. Показанная на рис. 4.12 схема предназначена для слежения за уровнем входного напряжения и индикации его выхода за установленные пределы. Например, напряжение питания ТТЛ-схем должно быть стабильно равно 5,0 В. Если оно превысит уровень 5,5 В, то логический вентиль может выйти из строя; если же напряжение станет ниже 4,5 В, то это может привести к нестабильной работе вентиля. Следовательно, допустимыми пределами напряжения питания ТТЛ-схем являются уровни 4,5 и 5,5 В, т. е. напряжение питания должно быть заключено в окно между указанными значениями; отсюда и название детектор с окном. Эту схему называют иногда также детектором с двумя пределами}.

В схеме на рис. 4.12 входное напряжение вх приложено ко входу (-) компаратора А и входу ( + ) компаратора В. На вход

> Или двухпороговым дискриминатором.-Прш. перев.

Компараторы

Сигналы зация

Сигнал 6клю<ен Рис. 4.12. Детектор с окном.

( I ) компаратора А подается напряжение верхнего предела Ln.B, п 1о время как напряжение нижнего предела [/ .н приложено ко 11 \иду (-) компаратора В. Когда Евх лежит между [/ .н и С7и.в, мкювая или звуковая сигнализация не работает, однако при \ мспьшении Евх ниже уровня t/п.н или его увеличении за предел / включается световой или звуковой сигнал, показывающий, что напряжение Евх вышло за установленные пределы.

4.8.2. Работа схемы. Схема работает следующим образом. Пусть / 4 = 5 В. Так как Евх больше, чем t/п.н, и меньше, чем С/п.в, то на шиходе обоих компараторов будет напряжение С/++. Звуковая и истовая сигнализации выключены. Предположим теперь, что /.i.x = 6 В, т. е. Евх> С/п.в. Напряжение на выводе 3 компаратора Л 11)и этом положительно по отношению к напряжению на выводе 2, 1ак что на выходе этого компаратора будет тот же потенциал, что II на выводе /, т. е. потенциал земли. При этом С/вых = О В и загорается сигнальная лампа. Теперь пусть Евх упадет до 4 В, так что /их будет меньше С/п.н. При этом напряжение на входе (-f) компаратора В будет меньше напряжения входа (-), так что на вы-\оде компаратора будет напряжение О В, что опять-таки вызовет иключение звуковой или световой сигнализации. Обратите внимание на то, что, как видно из данной схемы, выходные выводы IIMC 311 можно соединять между собой и что при этом напряжение на выходе схемы будет равно С/++ тогда и только тогда, когда на выходе каждого компаратора будет напряжение С/++.

Задачи

11. Как называется схема, преобразующая сигнал произвольной формы в прямоугольный или импульсный сигнал?

4.2. Для каких целей предназначен детектор нуля?

4.3. Как называется схема, индицирующая достижение входным сигналом определенного опорного уровня?

4.4. Какого типа обратная связь наблюдается при включении резистора между выходным зажимом и входом (-Ь)?

4.5. Если в схеме рис. 4.3, о i?2=200 Ом и f/ ac=±10 В, то чему будут равны: а) верхнее пороговое напряжение н б) нижнее пороговое напряжение?

4.6. Определите для схемы из задачи 4.5 величину напряжения гистерезиса.

4.7. Вычислите для схемы рис. 4..3,б значение Ru при котором напряжение гистерезиса будет равно 0,1 В. /?2=100 Ом и [/нас=± 15 В.

4.8. Что является ограничивающим фактором для выходного напряжения в предыдущей задаче?

4.9. Чему равны а) Свых и б) ток через стабилитрон в схеме рис. 4.6, если Rbx=2 кОм, а £вх=10 В?

1.10. Если в схеме рис. 4.8 оба стабилитрона имеют С/ст=8 В, то чему равньи

уровни ограничения выходного напряжения? 1.11. Укажите, какой недостаток имеет компаратор на ОУ 741 по сравнению с-

компаратором на ИМС 311. 4.12. Нарисуйте форму выходного сигнала в схеме рис. 4.10, а, если [/++==

= -М0 В.