Nieliniowe układy operacyjne

    NIELINIOWE UKŁADY  OPERACYJNE •  Klasyfikacja i metody  generacji funkcji  nieliniowych •  Analogowe układy  mnożące •  Układy logarytmiczne i  wykładnicze •  Układy kształtujące  funkcje przedziałami  prostoliniowe •  Komparatory     Σ f y ( ) K i f u O 2 = ( ) + − y f x = −1( ) x u I R i 1 i 2 u O u O a ) b ) K − + Rys. 1. Wzmacniacz operacyjny z nieliniowym sprzężeniem zwrotnym  ( ) K y y f x = − ( ) x f y 1        K  Gdy   − = ∞ → Dla układu z rys..1b ∞ = ∞ → in R K    ,    ( ) O I u f R u i i − = − =    ;    2 1 ( ) I O u f R u 1 − − =     W  analogowej  technice  scalonej  układy  mnożące  mogą  być  realizowane  kilkoma  różnymi  metodami,  spośród  których  najczęściej  stosowane  są  następujące metody: 1.m etoda  modulacji  szerokości  i  amplitudy  impulsów  prostokątnych, 2.m etoda  z  zastosowaniem  operacji  logarytmicznej  i  wykładniczej, 3.m etoda z zastosowaniem kwadratorów, 4.m etoda  wykorzystująca  układy  różnicowe  o  zmiennej  transkonduktancji,  nazywana  również  metodą  sterowanego podziału prądu. Najbardziej rozpowszechnioną i odznaczającą się  najkorzystniejszymi cechami użytkowymi jest  metoda wykorzystująca układy różnicowe o zmiennej  transkonduktancji- układy Gilberta. W technologii  CMOS ważną rolę odgrywają układy z elementami o  charakterystyce kwadratowej.     Rys. 3.4. Mnożenie metodą modulacji szerokości i amplitudy impulsów: a) przebiegi  czasowe, b) uproszczony schemat ideowy a ) b ) u T E R −  E R u X t i 2 u R Y − u R Y 0 t R R R u Y R 2 R  / 2 P T 1 T 2 u t S  ( ) u X T 1 T 2 T C − + u t T  ( ) K − + R R 2 i 2 C u Ośr K − +     ( )    = T X S T X S X u u U u u U t u     dla    ,     dla    , min max T T E E u R R X 4 1 2 1 2 = + T T 2 -  współczynnikiem wypełnienia impulsu prostokątnego Y Y Osr u T T T u T T u 1 1 − − = R Y X Osr E u u u = 1    

(…)

… zatrzaskowe (Latched comparators)
Współczesne rozwiązania szybkich komparatorów są układami dwustopniowymi z
przedwzmacniaczem poprzedzającym stopień śledząco-zatrzaskowy (tracka nd latch
stage).
Rys. 15. Typowa architektura współczesnego szybkiego komparatora
Przedwzmacniacz stosuje się dla uzyskania wyższej rozdzielczości i minimalizacji tzw.
zjawiska szybkiego powrotu (kickback effects). Poziom napięcia…
… do sterowania układów cyfrowych.
Stopień śledząco-zatrzaskujący minimalizuje wymaganą liczbę stopni, nawet w przypadku
dużej rozdzielczości, a przy tym jest znacznie szybszy niż poprzednie rozwiązanie
komparatora wielostopniowego.
Najczęściej przedwzmacniacz ma wzmocnienie od 4 do 10, czasami jest to bufor napięciowy o
wzmocnieniu 1, a przez to jest układem szybkim. Jego eliminacja mogłaby wprowadzić
znaczne…
… który musi być usunięty z wyłącznych
tranzystorów w obwodzie śledzącym.
Bez przedwzmacniacza lub bufora, ładunki związane z efektem kickback wchodzą na wejście
układu sterującego i powodują duże zakłócenia, w szczególności gdy impedancje widziane z
obydwu wejść wzmacniacza nie są perfekcyjnie dopasowane. W komparatorach o dużej
rozdzielczości stosuje się również pojemności sprzęgające i klucze zerujące dla eliminacji…
... zobacz całą notatkę