双比较器匹配精密工业，仪器应用的需求

2015年10月21日

结合高速视频运算放大器和输出驱动器以及一些离散的装置，电流源和其他功能，产生在宽占空比范围内产生精确，精确的PWM波形的电路，以及更高的工作电压。

蒂姆戴维斯

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此文件类型包括适用时的高分辨率图形和原理图。

该原理图和文本包括多个电路选项（电流源，晶体管偏置）。

双精度比较器在许多设计中都需要，例如工业和仪器应用，以产生精确的脉宽调制(PWM)波形，具有非常高(>99%)和非常低(<1%)占空比百分比。这个设计想法(图1)基于公共LM311和LT1011设备的设计改进，两者都需要电阻上拉起并具有不对称的定时路径。这种新设计的功能包括匹配的短传播延迟（T_PD.）;准确的占空比生成;推拉式轨道转向轨输出;从11V以上供应的操作和操作。

该电路基于LM359高速视频运放，附加双极PNP输入级，MCP1402T输出驱动器，单电源+15 v供电。LM359是一个高速“IC过程”器件，以满足比较器的规格。该集成电路还允许在低水平上进行设计更改，因为它同时具有输入和输出编程电流引脚，而且补偿节点也可用。输入和输出编程电流由一个0.5 ma的电源驱动。

由于这个运算放大器是一个双器件，一半作为比较器连接，另一半作为备用。显示了一个spare来定义它的连接。跨导级被放置在LM359的电流模式输入前，以使电压模式输入成为可能。在级联阶段的高阻抗节点(COMP引脚)的增益被4.99-kΩ电阻降低。与电阻并联的电容也控制LM359的带宽。IN-终端的LM359是一个额外的高阻抗节点，它也可以本地补偿到GND。(图43的LM359数据表，“添加JFET输入阶段，”帮助激发了输入阶段的想法。)

LM359的输出连接到MCP1402T的输入，该装置可以驱动轨到轨和驱动电容负载。LM359的电源电压甚至可以设置为较低电压电平，并且MCP1402T仍然可以设置为驱动到15V输出电平。比较器的最大电源电压受MCP1402T至20 V DC的限制，这意味着可用于18V设计。

2.CH1(深蓝色)是到输入stageâs反相端的三角形;CH2(浅蓝色)和CH4(绿色)(彼此顶部)是MCP1402Ts的方波输出;CH3(粉红色)是输入stageâ的非反相端子的半供电直流电压电平。

使用更高的电源电压可以提高信噪比(SNR)，因为给定的噪声量会产生更大的信号。此外，大输入信号支配任何电压偏置项，这是使用更高电压电源的一个优势。(注意，输出极性也可以通过使用mcp14001t代替MCP1402T在制作的印刷电路板上轻松改变。)

该电路同时使用1-mA和0.5-mA(两端)电流源。在最初的设计中，使用的是定制源，但可以使用电阻代替它们(尽管降低了电源拒绝性能)。LM334也是一种选择，以及一个JFET与源电阻控制V_GS.．1-mA电流偏置SIR19-21C/TR8 IR LED;一个1.2 v的分流电压基准可以用来代替IR LED。在跨导输入级的1N4148W二极管保护在发射极-基极结反偏，而BAT54A防止电流从一端或另一端的差动对增加尾电流。

3.该仿真原理图用于系统VOS和IIN在输入电压范围内的Spice建模。

该表显示了该电路的测量结果，图2示出了比较器中的关键节点的测量和两个比较器的匹配。测量的传播延迟失配导致从50％的占空比偏移0.06％。使用图3的Spice电路也为此电路进行了几种模拟，以模拟系统v_OS.和我_在在输入电压范围内。

蒂姆戴维斯毕业于爱荷华州阿梅阿斯州立大学的BSEE。他拥有28多年的模拟电路设计，电力电子和IC设计经验，包括医疗行业的电子产品的几项专利。他可以达到tdavismn@gmail.com.．