Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители 26

9 сентября

автоматизацияTexas Instrumentsстатьяинтегральные микросхемы

Тим Грин, Пит Семиг, Колин Веллс (Texas Instruments)

Перед вами – глава из «Поваренной книги разработчика аналоговой электроники», созданной инженерами компании Texas Instruments (TI). Поваренная книга – сборник рецептов, а данный цикл статей – сборник стандартных схем с операционными усилителями. Каждой схеме посвящена отдельная статья, содержащая пример типового расчета с указанием формул и последовательности действий. Результаты расчетов дополнительно проверяются в программе SPICE-моделирования. Расчеты выполнены для конкретных усилителей из производственной линейки TI. Разработчик может использовать и другие изделия, широкий выбор которых представлен на страницах каталога компании КОМПЭЛ. От читателя требуется понимание базовых принципов работы операционных усилителей. Если же знаний недостаточно, следует вначале ознакомиться с учебными курсами TI Precision Labs (TIPL). Авторы обещают обновлять и дополнять статьи цикла.

Мы публикуем главы Поваренной книги на нашем сайте регулярно – дважды в месяц.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых глав

Оконный компаратор

Исходные данные к расчету представлены в таблицах 77 и 78.

Таблица 77. Исходные данные к расчету оконного компаратора

Вход Выход Питание
ViMin ViMax VoMin VoMax Vcc Vee Vref
0 В 5 В 0 В 36 В 5 В 0 В 2,5 В

Таблица 78. Пороговые значения

Нижний порог переключения VL Верхний порог переключения VH VH/VL
1,66 В 3,33 В 2

Описание схемы

В данной схеме два включенных параллельно компаратора определяют, находится ли входной сигнал в заданном диапазоне напряжений 1,66…3,33 В (рисунок 87). Если сигнал находится в заданных рамках, то на выходе схемы присутствует высокое напряжение. В противном случае на выходе появляется низкое напряжение. В данном случае опорные напряжения формируются с помощью резистивного делителя и однополярного источника питания.

Рис. 87. Схемы оконного компаратора

Рис. 87. Схемы оконного компаратора

Рекомендуем обратить внимание:

  • напряжение на входе не должно превышать допустимое синфазное напряжение компараторов;
  • выходной подтягивающий резистор Rp должен иметь достаточно высокое сопротивление, чтобы ограничивать ток подтяжки на адекватном уровне. Выходное напряжение компаратора TLV1701 может достигать 36 В;
  • чтобы выполнить подключение компараторов по схеме «монтажное ИЛИ», они должны иметь выходы типа «открытый коллектор».

Порядок расчета компаратора с гистерезисом 

  • Пороговые значения напряжений рассчитываются по формулам 1 и 2:

$$V_{H}=\frac{R_{1}+R_{2}}{R_{1}+R_{2}+R_{3}}\times V_{CC}=3.33\:В\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

$$V_{L}=\frac{R_{1}}{R_{1}+R_{2}+R_{3}}\times V_{CC}=1.66\:В\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

Соотношение между пороговыми напряжениями вычисляется по формуле 3:

$$\frac{V_{H}}{V_{L}}=1+\frac{R_{2}}{R_{1}}=\frac{6.66\:В}{3.3\:В}=2\qquad{\mathrm{(}}{3}{\mathrm{)}}$$

  • Определяем соотношения между резисторами, исходя из формулы 3:

$$\frac{V_{H}}{V_{L}}=1+\frac{R_{2}}{R_{1}}=\frac{6.66\:В}{3.3\:В}=2\rightarrow R_{2}=R_{1}$$

  • Выбираем значения резисторов R1 = R2 = 10 кОм.
  • Определяем значение R3 из формулы 2:

$$R_{3}=\frac{R_{1}\times V_{CC}}{V_{L}}-\left(R_{1}+R_{2} \right)=\frac{10\:кОм\times 5\:В}{1.66\:В}-\left(10\:кОм+10\:кОм \right)=10.12\:кОм\approx 10\:кОм\:(номинал)$$

Моделирование схемы

Временные диаграммы работы схемы представлены на рисунке 88.

Рис. 88. Временные диаграммы работы схемы оконного компаратора

Рис. 88. Временные диаграммы работы схемы оконного компаратора

Рекомендации

Дополнительную информацию можно прочитать в документе «TIPD178».

Параметры компаратора, используемого в расчете, приведены в таблице 79.

Таблица 79. Параметры компаратора, используемого в расчете

TLV1702
Vсс 2,2…36 В
VinCM Rail-to-rail
Vout Открытый коллектор (36 В макс.)
Vos 2,5 мВ
Iq 75 мкА/канал
Ib 15 нА
Время нарастания 365 нс
Время спада 240 нс
Число каналов 1, 2, 4

Список ранее опубликованных глав

      1. Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители
      2. Инвертирующий усилитель
      3. Неинвертирующий усилитель
      4. Инвертирующий сумматор
      5. Дифференциальный усилитель
      6. Интегратор
      7. Дифференциатор
      8. Трансимпедансный усилитель
      9. Однополярная схема измерения тока
      10. Биполярная схема измерения тока
      11. Однополярная схема измерения тока с широким рабочим диапазоном (3 декады)
      12. ШИМ-генератор на ОУ
      13. Инвертирующий усилитель переменного напряжения (активный фильтр высоких частот)
      14. Неинвертирующий усилитель переменного напряжения (активный фильтр высоких частот)
      15. Активный полосовой фильтр
      16. Однополупериодный инвертирующий выпрямитель
      17. Выпрямитель на ОУ
      18. Низковольтный выпрямитель с однополярным питанием
      19. Ограничитель скорости изменения напряжения
      20. Схема формирования дифференциального сигнала
      21. Схема инвертирующего усилителя со смещением инвертирующего входа
      22. Схема неинвертирующего усилителя со смещением инвертирующего входа
      23. Схема неинвертирующего усилителя со смещением неинвертирующего входа
      24. Схема инвертирующего усилителя со смещением неинвертирующего входа
      25. Компаратор с гистерезисом и без гистерезиса

Перевел Вячеслав Гавриков по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Наши информационные каналы

О компании Texas Instruments

В середине 2001 г. компании Texas Instruments и КОМПЭЛ заключили официальное дистрибьюторское соглашение, которое явилось результатом длительной и успешной работы КОМПЭЛ в качестве официального дистрибьютора фирмы Burr-Brown. (Как известно, Burr-Brown вошла в состав TI так же, как и компании Unitrode, Power Trend и Klixon). С этого времени компания КОМПЭЛ получила доступ к поставке всей номенклатуры производимых компанией TI компонентов, технологий и отладочных средств, а также ...читать далее

Товары
Наименование
TLV1701AIDCKR (TI)
TLV1701QDBVRQ1 (TI)
TLV1701AIDCKT (TI)
TLV1701AIDBVR (TI)
TLV1701AIDRLR (TI)
TLV1701AIDBVT (TI)
TLV1701AIDRLT (TI)
TLV1702AIDGK (TI)
TLV1702AIDGKR (TI)
TLV1702AIRUGR (TI)
TLV1702AQDGKRQ1 (TI)