4. Особенности применения интегральных перемножителей

П

Рис. 6.8. Схема включения К525ПС2 в режиме умножения

еремножитель на базе К525ПС1 (рис. 6.7) имеет сравнительно большое количество вспомогательных внешних элементов и требует выполнения трех балансировок:

по входам X и Y (резисторы R _П1 и R _П2) и масштабного коэффициента умножения К_П (резистор R _П3). Частично эти недостатки устранены в микросхеме К525ПС2, функциональная схема которой приведена на рис. 6.8.

В отличие от К525ПС1 в К525ПС2 введен выходной преобразователь дифференциального тока в напряжение, выполненный на ОУ. Благодаря чему простой перекоммутацией внешних выводов этой микросхемы можно реализовать такие устройства, как делитель напряжения, схему возведения в квадрат и извлечения квадратного корня (рис. 6.9).

Делитель напряжения (рис. 6.9, а) образуется в том случае, если в обратную связь встроенного в перемножитель ОУ включить собственно перемножающую часть устройства (соединить выводы 2 и 13 через переменный резистор 5,1 к).

При параллельном соединении двух входов X и Y ПН реализуется схема, возводящая в квадрат входное напряжение (рис. 6.9, б). Возведение в более высокие степени X³, X⁴, X⁵,... достигается простым последовательным включением нескольких ПН.

Для создания устройства, извлекающего квадратный корень необходимо в цепь обратной связи ОУ включить квадратор (рис. 6.9, в). Напряжение U_z может быть только положительным. Для предотвращения запирания схемы или отрицательном напряжении U_z на выходе включен диод, который в этом случае разрывает цепь ОС.

ПН К525ПС3 в отличие от К525ПС2 не требует дополнительных внешних элементов, так как необходимая балансировка выполняется индивидуально для каждой микросхемы в ходе её изготовления. Простейшие функциональные схемы на базе ПН К525ПС3 приведены на рис. 6.10.

О

Рис.6.10. Простейшие функциональные схемы на базе перемножителя К525ПС3:

а) умножитель с Кп=1; б) преобразователь напряжения в ток; в) амплитудный модулятор

становимся более подробно на схеме рис. 6.10, в. Модулируемое по амплитуде колебание описывается выражением , в котором – колебания несущей частоты, – модулирующее колебания, коэффициент амплитудной модуляции. При изменении K_M от 0 до 1 амплитуды боковых колебаний изменяются от 0 до U₀/2. В схеме рис. 6.10, в глубину модуляции можно регулировать с помощью внешнего резистора за счет добавления к модулирующему сигналу U_x части потенциала источника положительного напряжен ия питания.

7. Компараторы напряжения

7.1. Назначение, параметры

Компараторы являются простейшими аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), т.е. устройствами, преобразующими непрерывный сигнал в дискретный. Они предназначены для сравнения входного сигнала с опорным. При этом в зависимости от того, больше входной сигнал опорного или меньше, на выходе компаратора за минимальное время должно установиться напряжение логической «1» или логического «0».

Выходные напряжения компаратора согласуются с ТТЛ, ТЛЭС или КМОП схемами.

Основными параметрами компараторов наряду с параметрами, характеризующими ОУ, являются чувствительность (точность, с которой различаются входные сигналы и опорное напряжения), быстродействие (характеризуемое временем переключения t_п), нагрузочная способность.

Время t_п — это промежуток от начала сравнения до момента, когда выходное напряжение достигает порога срабатывания логической схемы. При измерении этого параметра на один вход подается постоянное напряжение перегрузки, равное 100мВ, а на другой — перепад напряжения той же полярности, но большей амплитуды. Время t_п отсчитывается с момента, когда импульсное напряжение сравняется с постоянным напряжением (его часто называют напряжением перегруза). Напряжение U₁ (рис. 7.1) называется напряжением восстановления. Обычно U₁ = 5 мВ.

В

Рис. 7.1. Переходные характеристики компаратора: U_пр, U₁, U¹, U_пор, U⁰ – напряжения соответственно перегрузки, восстановления, лог. «1», срабатывания логической схемы , лог. «0»

ремя t_п можно разбить на две составляющие: время задержки t_з и время нарастания t_н до порога срабатывания логической схемы. Можно в качестве компаратора использовать обычный ОУ без ОС. Однако независимо от быстродействия (широкополосности) последних трудно получить время t_п меньше 1 мкс, причем основной вклад в t_п будет давать задержка. Это объясняется тем, что в режиме перегрузки (нормальном для компаратора), как правило, насыщаются транзисторы усилительных каскадов ОУ. Поэтому после снятия перегрузки требуется значительное время для рассасывания накопленного в базах транзисторов заряда. Это является основной причиной разработки специализированных интегральных компараторов напряжения со временем переключения менее 100 нс. В этих компараторах предусмотрены специальные меры, обеспечивающие быстрый выход усилительных каскадов из режима насыщения.

Кроме того, в отличие от ОУ выходной сигнал компаратора обычно изменяется в пределах, позволяющих производить непосредственное управление логическими интегральными схемами. Компараторы могут иметь дополнительные стробирующие входы, изменяя потенциал которых, можно включить компаратор в работу или выключить его.

Компаратор не предназначен для работы с ООС, поэтому в нем не предусмотрены цепи коррекции, устраняющие самовозбуждение. Схемы компараторов схожи со схемами ОУ, но обычно проще их.