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比較器的應用電路

發布時間:2011/12/20 9:48:56 訪問次數:5081

    1.過熱感測電路
    圖13.15顯示將運算放大器比較器應用在精準過熱感測電路,H2009 以便判斷溫度是否到達某個臨界值。這個電路包含一個惠斯通電橋和運算放大器,用來檢測電橋是否達成平衡。電橋的一臂包含一個熱敏電阻(Rl),這是一個溫度感測電阻,其溫度系數是負值(當溫度增加,電阻值下降)。我們將電位計(R2)的電阻值設定為在臨界溫度時熱敏電阻的電阻值。在正常溫度下(低于臨界溫度),R1大于R2,因此使電橋處于不平衡狀態,驅動運算放大器輸出成為低飽和電平,并讓晶體管Q1保持關閉。

                       
    當溫度增加,熱敏電阻的電阻值會降低。當溫度到達臨界值,R1會等于R2,此時電橋達成平衡狀態(因為R3=R4)。此時運算放大器的輸出將切換到高飽和電平,使Q1導通。這樣會提供繼電器能量,以便啟動警報器,或開啟一個處理過熱現象的反應機制。
    2.A/D轉換
    A/D轉換(AlD  conversion)是一個常用的接口處理過程,通常是在線性的模擬(analog)系統,必須為一個數字( digital)系統提供輸入信號時用到。A/D轉換有許多方法可供使用。然而在這個討論過程中,我們只選擇一種轉挨電路來說明其概念。
    同時型( simultaneous)或是快閃型(flash)的A/D轉換法是使用并聯的比較器,將線性輸入信號與利用分壓器產生的各種不同參考電壓加以比較。當某一個比較器的輸入電壓超過參考電壓,該比較器的輸出將成為高電平。圖13.16所示為一個模擬數字轉換器(ADC),其輸出為三位的2進制代碼,用來表示模擬輸入電壓。這個轉換器需要七個比較器。一般而言,要轉換成挖位的2進制數值碼需要2"-1個比較器。需要大量的比較器提供足夠的2進制數值碼,是同時型ADC的一個主要缺點。而主要的優點是轉換時間比較快。
    每一個比較器的參考電壓是由電阻性分壓器與VREF加以設定的。每一個比較器的輸出會連接到優先權編碼器( priority encoder)的輸入端。優先權編碼器是一個數字裝置,能夠在輸出端產生2進制數值,用來代表各輸入的最大值。

               

    當編碼器的啟動信號在線出現脈沖(取樣脈沖信號),編碼器會對輸入端進行取樣,然后在編碼器輸出端出現一個正比于模擬輸入信號的三位2進制代碼。
    取樣率( sampling rate)將決定2進制數代表變動輸入信號的準確性。在指定的時間內取樣次數越多,數字碼就能越準確代表模擬信號。
   

    1.過熱感測電路
    圖13.15顯示將運算放大器比較器應用在精準過熱感測電路,H2009 以便判斷溫度是否到達某個臨界值。這個電路包含一個惠斯通電橋和運算放大器,用來檢測電橋是否達成平衡。電橋的一臂包含一個熱敏電阻(Rl),這是一個溫度感測電阻,其溫度系數是負值(當溫度增加,電阻值下降)。我們將電位計(R2)的電阻值設定為在臨界溫度時熱敏電阻的電阻值。在正常溫度下(低于臨界溫度),R1大于R2,因此使電橋處于不平衡狀態,驅動運算放大器輸出成為低飽和電平,并讓晶體管Q1保持關閉。

                       
    當溫度增加,熱敏電阻的電阻值會降低。當溫度到達臨界值,R1會等于R2,此時電橋達成平衡狀態(因為R3=R4)。此時運算放大器的輸出將切換到高飽和電平,使Q1導通。這樣會提供繼電器能量,以便啟動警報器,或開啟一個處理過熱現象的反應機制。
    2.A/D轉換
    A/D轉換(AlD  conversion)是一個常用的接口處理過程,通常是在線性的模擬(analog)系統,必須為一個數字( digital)系統提供輸入信號時用到。A/D轉換有許多方法可供使用。然而在這個討論過程中,我們只選擇一種轉挨電路來說明其概念。
    同時型( simultaneous)或是快閃型(flash)的A/D轉換法是使用并聯的比較器,將線性輸入信號與利用分壓器產生的各種不同參考電壓加以比較。當某一個比較器的輸入電壓超過參考電壓,該比較器的輸出將成為高電平。圖13.16所示為一個模擬數字轉換器(ADC),其輸出為三位的2進制代碼,用來表示模擬輸入電壓。這個轉換器需要七個比較器。一般而言,要轉換成挖位的2進制數值碼需要2"-1個比較器。需要大量的比較器提供足夠的2進制數值碼,是同時型ADC的一個主要缺點。而主要的優點是轉換時間比較快。
    每一個比較器的參考電壓是由電阻性分壓器與VREF加以設定的。每一個比較器的輸出會連接到優先權編碼器( priority encoder)的輸入端。優先權編碼器是一個數字裝置,能夠在輸出端產生2進制數值,用來代表各輸入的最大值。

               

    當編碼器的啟動信號在線出現脈沖(取樣脈沖信號),編碼器會對輸入端進行取樣,然后在編碼器輸出端出現一個正比于模擬輸入信號的三位2進制代碼。
    取樣率( sampling rate)將決定2進制數代表變動輸入信號的準確性。在指定的時間內取樣次數越多,數字碼就能越準確代表模擬信號。
   

相關技術資料
12-20比較器的應用電路

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