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[寒假笔记] 电压比较器(LM393)

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发表于 2023-1-18 22:36:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
学习笔记
学习科目: 51
学习安排: 不定时
开始时间: 2023-01-18
结束时间:
电压比较器(LM393)

电压比较器的功能:电压比较器可以看作是放大倍数接近”无穷大“的运算放大器。比较输入的两个电压的大小,用输入的两个电压的大小,用输出电压的高、低电平,表示输入电压的大小关系。

1.jpg

电压比较器,顾名思义,有比较电压:当“V+“输入端电压高于”V-“输入端时,电压比较器输出为高电平;

                                                         当“V+“输入端电压低于”V-“输入端时,电压比较器输出为低电平;

这样实现了波形的转换,其中VS+,VS-是电压比较器的正负极,则它既可以单电源供电也可以双电源供电。

参数:

1.工作电压:

     单电源供电:2~36V

     双电源供电:+1/-1~+18/-18V(因为只有双电源情况下,才能有VS+,VS-正负反过来的情况)

2.工作电流:

   ICC:0.4ma

3.工作温度:

   一般民用或商用级:0~70摄氏度

(其中还有个运放做比较器和专业芯片做比较器的区别,当我学完运放再写)

输出模式:

之前我们在学习按键时学到了P0口的开漏模式,这里也有

F6BA4D6F5137C1B792D7D3A4925FC21C.jpg

讨论芯片避免不了的要讨论驱动能力,低电平灌电流大,驱动能力强,与之相对高电平驱动能力弱。

则开漏模式下若不接上拉电阻,则驱动能力不够,而开漏模式也因此有好处,想要多大的电压,就在上拉电阻那接多大的电压就可以了。

所以电压比较器的漏极开漏模式可以更好地实现与不同的电压芯片接口

F3993A6433FB0EE36D59B33540AFCED4.jpg

推挽输出:可以提供高、低电平的输出,同时,高、低电平都能实现大电流驱动能力(这里可以把mos管、晶体管都看作三极管)

反应时间Response time或者叫传播延迟时间(这个虽然懂了但没有学习到应用场景,原来打算不写了,但想了想还是写上去)

2.jpg

反应时间对于很多应用都是一个关键参数,他能表示的是信号从比较器输入传播到输出所需要的时间。影响反应时间的因素有:电源电压,过驱动量,输出驱动的电源电压,电容性负载,温度等。(其中过驱动量、电容性负载和输出驱动的电源电压都是影响电压变化,温度的话比如三极管的β值受温度影响非常大)

简单来说反应时间就是输入信号变为输出信号所需要的时间,不过有一点要注意的是是每一点数据都有反应时间,图上只是画了一下,不要误解。

3.jpg

可以以最低的1.3us计算他的频率,反应时间决定输入信号的频率

共模输入电压范围:

在保证运放正常工作的条件下,共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时,输入差分对管出现饱和,放大器失去共模抑制能力。

其实就是共模起一个限制作用,超过后比较器就不行了,输出数据也不准了。

这里有公式:

4.jpg

例如V+=4V,V-=2V,则Vicmr=(4+2)/2=3V

又有下面的25摄氏度LM393的共模输入电压范围:若vcc时io口则为5V-1.5V=3.5V(不能超过)

另外第二个公式不是减,时Vicmr_MAX~Vicmr_MIN

输入失调电压:

输入失调电压简称Vio,运放在理想状态下输入为零,输出也为零。但实际上做不到这一点,输入为零时,输出却有几毫伏的输出电压,那么我们想要输出为零,所需要给差分输入端的电压(所谓差分输入端就是V+V-),就是输入失衡电压。

官方解释输入失衡电压产生的原因:因为运放内部由众多晶体管组成,由两路的晶体管组成第一级差分输入级。目的在于设计一直性对称性,理想状态时绝对一致对称。但在实际中,生产工艺根本无法做到这一点,警惕管的工艺参差不齐,导致晶体管参数各异,在相同情况下,显示出来的电气特性各式各样,最终就有了失调电压之说。运放的失调电压越小越好。

其实就是给一个补偿电压,补偿这个误差,不然无法控制比较器的输出高、低电平,因为0没确定。

假如:失调电压2mv,当压差为0时输出+10mv.

这时因为是+10mv,则降低V+或是增大V-,如V+=V-=1V,则可以将V+减小2mv就可以了。

输入失调电流(简称Iio)

和输入失调电压一样

5.jpg

输入偏置电流:保证运算放大器工作在线性范围,为放大器提供直流静态工作点(na级别)

卫视运算放大器工作在线性区,所必须输入的一个直流电流,线性区的起点就是当输入为零时,输出也为零。

6.jpg

大信号差模电压放大倍数Avd

7.jpg

另外快过年了提醒大家安全用电,平平安安,兔年大吉




好懒~~不想说~~~
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