Анализ ошибок компаратора для сравнения сигналов разной полярности от наличия входных токов и напряжения смещения нуля

При малом уровне входного сигнала или при его отсутствии, а так же при малой величине опорного напряжения исходное состояние выхода компаратора может определяться ошибками за счет входных токов и напряжения смещения нуля. Если это состояние не соответствует логике устройства его надо правильно скомпенсировать или учесть заранее при расчете внешних цепей, подключенных к компаратору.

Для этого также воспользуемся эквивалентной схемой в предположении равенства нулю входного и опорного сигнала:

Рис. 96. Эквивалентная схема учета ошибок от входных токов и напряжения смещения нуля

На эквивалентной схеме не учитываются синфазные сопротивления и направление входных токов и полярность напряжения смещения нуля выбрано произвольно.

Для нахождения характеристики преобразования в данном случае также необходимо определить потенциал в точках А и Б используя методы эквивалентных преобразований.

При расчете потенциалов в точке А и Б напряжение смещения нуля, представленного в виде эквивалентного источника напряжения с нулевым внутренним сопротивлением, можно не учитывать, а потом просто в соответствии с его полярностью добавить или вычесть к полученным потенциалам. Потенциал т. А, используя метод эквивалентных преобразований, можно записать в виде:

.

(154)

Для записи этого уравнения использовался принцип суперпозиции.

Пусть .

Рис. 97. К пояснению эквивалентных преобразований
.	(155)

Пусть .

,	(156)

тогда:

Решая последнее уравнение, получим, что выражение для выходного напряжения имеет следующий вид:
.	(157)

Для компенсации ошибок от наличия входных токов желательно выбирать , тогда:

,

(158)

где – паспортный параметр компаратора (разность входных токов).

Таким образом, мы нашли напряжение на выходе компаратора при отсутствии входного сигнала, которое, в зависимости от знака разности входных токов и полярности напряжения смещения нуля, может быть напряжением логического нуля или напряжением логической единицы. Поэтому чтобы его привести к необходимому логическому состоянию надо соответствующим образом изменить полярность напряжения в скобках, которое в данном случае и определяет ошибку компаратора, приведенную ко входу от наличия входных токов и напряжения смещения нуля.

Контрольные вопросы

1. Принцип работы, источники ошибок, особенности схемотехники интегральных компараторов.

2. Компаратор при сравнении сигналов разной полярности.

3. Ошибки в работе компаратора при сравнении сигналов разной полярности.