Parametry arkusza danych komparatora

Ten post pomoże ci zrozumieć kilka kluczowych parametrów lub specyfikacji komparatorów, które zwykle można znaleźć w arkuszach danych porównawczych układów scalonych.

Niektóre z głównych parametrów, które możesz napotkać w arkuszu danych komparatora to:

• Opóźnienie propagacji
• Obecne zużycie
• Typ stopnia wyjściowego (otwarty kolektor / dren lub push-pull)
• Wejście offsetu napięcia, histereza
• Wydajność prądu wyjściowego
• Czas wzrostu i upadku
• Wprowadź zakres napięcia wspólnego

Oprócz tego można również znaleźć inne parametry, takie jak: prąd polaryzacji wejściowej, tryb wspólny i współczynnik tłumienia zasilania, funkcja próbkowania / wstrzymania i czas rozruchu.

Przeważnie pojedynczy układ komparatora będzie miał 5 pinów: kilka pinów dla wejścia zasilania VCC +, VCC-, dwa piny do zasilania sygnałów wejściowych IN +, IN- i jeden pin wyjściowy OUT. W niektórych układach scalonych może być dodatkowy pin dla funkcji gotowości.

Z naszego wcześniejsze dyskusje wiemy, że gdy VIN (+)> VIN (-) to wyjście jest w stanie wysokim, jeśli VIN (+)

Innymi słowy, gdy wejście nieodwracające (+) ma wyższy poziom napięcia niż wejście odwracające (-), tranzystor wyjściowy wewnątrz sprężarki zostanie wyłączony.

Oznacza to, że jego pin kolektora będzie wskazywał stan otwarty. Ponieważ ten pin kolektora ma być połączony z dodatnią szyną zasilającą poprzez rezystor podciągający, umożliwia to kolektorowi uzyskanie dodatniego lub wysokiego wyjścia logicznego w tej sytuacji.

Typ stopnia wyjściowego (otwarty kolektor / dren lub push-pull)

Jeśli chodzi o konfigurację pinów wyjściowych, komparatory są dwojakiego rodzaju: przeciwsobny i otwarty kolektor (otwarty dren).

W konfiguracji przeciwsobnej obciążenie może być bezpośrednio podłączone między wtykiem kolektora sprężarki a linią dodatnią, co umożliwia włączanie / wyłączanie obciążenia w zależności od warunków sygnału wejściowego. Działa to jak przełączanie push-pull i stąd nazwa.

Alternatywnie, kołek kolektora można połączyć z dodatnią szyną za pomocą rezystora podciągającego, a następnie wyjście kolektora można wykorzystać jako wyjście logiczne przeciwsobne. Jedną z zalet tej konfiguracji jest to, że umożliwia ona użycie innego poziomu napięcia niż Vcc komparatora do obciążenia.

W trybie otwartego kolektora komparator może tylko pobierać prąd, ale nie może dostarczać prądu do obciążenia. Ze względu na ograniczony zakres ten tryb jest rzadko używany, chociaż umożliwia podłączenie więcej niż jednego wyjścia w trybie bramki OR dla określonej aplikacji.

Parametry arkusza danych komparatora

Zakres napięcia wejściowego w trybie wspólnym - VICM:

Zakres napięcia wejściowego w trybie wspólnym jest miarą napięcia, które mieści się w dopuszczalnym zakresie wejściowym sprężarki.

Jest to zakres napięć, w którym oba wejścia komparatora są obowiązkowo używane do zapewnienia prawidłowego działania konfiguracji.

W tym trybie wejścia pracują z pełnym zakresem zasilania Vcc do 0V na swoich pinach wejściowych, stąd jest również nazywany stopniem wejściowym rail to rail.

Jednak zaleca się unikanie zakresu wejściowego trybu wspólnego szyna do szyny, chyba że jest to konieczne, w celu zminimalizowania zużycia energii przez urządzenie.

Napięcie wejściowe offsetu - VIO (VTRIP)

Parametr VIO jest minimalną wartością różnicy wejściowej, która może być na granicy spowodowania przełączenia stanu wyjścia. Poziom różnicy napięcia wejściowego przesunięcia na wejściu może wpływać na rozdzielczość komparatora, ponieważ ta różnica wielkości może być bardzo mała i powodować niestabilność stanu przełączania wyjścia. Dlatego takie małe sygnały przesunięcia mogą powodować nienormalne zachowanie wyjścia lub po prostu brak przełączania.

Niska różnica może spowodować niestabilność tranzystora komparatora, co spowoduje wzrost warunków napięcia wejściowego przesunięcia.

Dla compartaor, które mają wewnętrzny histereza włączone VIO definiuje się jako średni poziom sumy VTRIP + i VTRIP- oraz wartość histerezy VHYST = VTRIP + - VTRIP- gdzie VTRIP + i VTRIP- stanowią wejściowe napięcie różnicowe, które powoduje przełączenie wyjścia ze stanu niskiego na wysoki lub odpowiednio stan wysoki do niskiego.

CMRR i SVR

CMRR oznacza współczynnik tłumienia napięcia w trybie wspólnym, zapewnia zależność między napięciem wejściowym przesunięcia VIO a napięciem wejściowym VICM w trybie wspólnym. Można to rozumieć jako stosunek wartości napięcia wspólnego do napięcia wejściowego przesunięcia. Ten parametr jest zwykle wyrażany w skali logarytmicznej jako:

CMRR [dB] = 20 • log (| ΔVICM / ΔVIO |)

CMRR jest obliczany przez pomiar dwóch wejściowych wielkości przesunięcia napięcia, pobranych dla dwóch różnych wejściowych napięć w trybie wspólnym (zwykle 0 V i VCC).

Termin SVR oznacza „tłumienie napięcia zasilania” i jest definiowany jako parametr zapewniający zależność między wejściowym napięciem offsetowym VIO a napięciem zasilania.

Zmiana napięcia zasilania może w pewnym stopniu wpłynąć na polaryzację wejściowych par tranzystorów różnicowych. Oznacza to, że zmiana może również powodować nieznaczną zmianę napięcia wejściowego przesunięcia.

Wyraża się to wzorem:

SVR [dB] = 20 • log (| ΔVCC / ΔVIO |)

Wzmocnienie napięcia

Ten parametr pomaga nam zrozumieć zysk netto komparatora. Gdy komparatorowi przypisuje się wyższą specyfikację wzmocnienia, oznacza to lepszą reakcję urządzenia na małe różnice w sygnałach wejściowych.

Zwykle zakres AVD kompartaor może wynosić 200 V / mV (106 dB). Teoretycznie amplituda 200V jest osiągana, gdy wejście 1mV jest wzmacniane 106dB. Jednak w przypadku rzeczywistego urządzenia wahania poziomu szczytowego będą ograniczone wartością Vcc.

Zauważ, że AVD nigdy nie może mieć żadnego wpływu na histerezę zewnętrzną, ponieważ wyjście będzie w stanie wysokim lub niskim, a nigdy pomiędzy.

Opóźnienie propagacji

TPD definiuje się jako różnicę czasu między chwilą, w której sygnał wejściowy właśnie przekracza poziom wejściowy odniesienia, a chwilą, w której stan wyjścia właśnie zmienił stany.

Z naszych poprzednich dyskusji wiemy, że wyjście komparatora przełącza się w odpowiedzi na różnicę napięcia wejściowego.

Opóźnienie propagacji TPD dostarcza nam specyfikację, która sugeruje, jak szybko piny wejściowe są w stanie wyczuć różnicę i przełączać wyjście bez problemów.

Zasadniczo TPD mówi nam o poziomie częstotliwości wejściowej, który komparator może wygodnie przetworzyć w celu wygenerowania prawidłowych odpowiedzi wyjściowych.

Histereza

Wiemy, że histereza to parametr, który zabrania szybkich zmian na wyjściu w odpowiedzi na niestabilne lub wahające się dane wejściowe.

Zwykle w komparatorze napięcie wyjściowe może oscylować lub szybko wahać się, gdy wejściowy sygnał różnicowy oscyluje blisko wartości odniesienia. Może się tak zdarzyć, gdy sygnał wejściowy ma bardzo małą amplitudę, powodując szybką zmianę poziomu różnicowego na wejściu.

Wbudowana histereza

W rzeczywistości istnieje wiele urządzeń porównawczych, które mają wbudowaną funkcję histerezy. Może to być około kilku mV, co jest wystarczające, aby stłumić niepożądane przełączanie wyjścia bez wpływu na rozdzielczość urządzenia.

W przypadku takich urządzeń oszacowane średnie górne i dolne granice napięcia nazywane są wejściowym napięciem offsetowym VIO, a różnica VTRIP + / VTRIP- jest określana jako napięcie histerezy lub VHYST.

Histereza zewnętrzna

W przypadku, gdy komparator nie ma wbudowanej histerezy lub jeśli zamierzony poziom histerezy jest stosunkowo większy, wówczas można dodać konfigurację zewnętrzną w celu realizacji funkcji histerezy za pośrednictwem sieci dodatniego sprzężenia zwrotnego, jak pokazano poniżej.

Podsumowując

Oto kilka kluczowych parametrów arkusza danych komparatora, które będą pomocne dla wszystkich entuzjastów próbujących uzyskać doskonały projekt oparty na komparatorze, jeśli masz dalsza informacja jeśli chodzi o ten temat, zachęcamy do dzielenia się nimi poprzez swoje komentarze.