Paso 8: más sobre los comparadores
Ya he dicho que el corazón de estos comparadores es el amplificador diferencial, específicamente el par de larga cola. ¿Qué diablos es eso? También mencioné que un amplificador diferenciales. amplifica la diferencia entre dos voltajes. El par largo cola es un tipo común de amplificador diferenciales. recibe su nombre de la resistencia u otro limitador de corriente que las colas de dos transistores (o tubos de vacío). La primera imagen muestra un par de larga cola básico constituido 2 transistores y 3 resistencias. El resistor de cola se conecta a los emisores de los transistores; debe ser mayor que las dos resistencias que se conectan los colectores a Vcc. Esas dos resistencias deben ser iguales. Aquí hay una explicación (muy) básica:
Cuando ambas entradas están en la misma tensión exacta, vamos a decir 1/2 Vcc, los transistores están "en" la misma cantidad para igual corriente fluye a través de ellos y en la resistencia de la cola. Hay una caída de tensión en ambos colectores, pero la diferencia de tensión entre los dos es 0. Cuando la tensión de uno entrada sube algunos, ese transistor se convierte en "más" para que más corriente puede fluir a través, de elevar la tensión en los emisores y dejando caer el voltaje del colector más. Este aumento en el voltaje de emisor crea "reflujo" en el otro transistor que apaga más. Cuando ese transistor se apaga, menos corriente atraviesa así la tensión en sus subidas del colector. Así que ahora la diferencia entre los voltajes de dos colector es muy grande, debido a un pequeño cambio en el voltaje de entrada.
Como dije, básica. Hay algunos problemas con el circuito: 1. diferencias de valor pequeño en las resistencias de colector desequilibra la salida. 2. el resultado es una diferencia de dos señales, necesitamos una señal de salida única. 3. cuando las tensiones de entrada de ave muy cerca, la diferencia de voltaje de salida se vuelve muy pequeño. ¿Cómo resolvemos estos problemas? Bueno, hay dos maneras fáciles para mejorar el diseño. Uno amplifica la entrada y el otro amplifica la salida, también resolver las demás cuestiones.
Vamos a empezar con amplificación de la salida. Entrar en el espejo de corriente. En la segunda imagen se puede ver que el espejo de corriente básico consta de 2 transistores PNP, uno de los cuales tiene su colector y base conectada, una resistencia de colector de este transistor a tierra y una salida de colector del otro transistor el atar. El espejo actual limita la corriente de la izquierda (en esta imagen) a la corriente que fluya a través de la derecha. El transistor con su base y el colector atados juntos a actos como el lado de control. Cuando la resistencia baja el voltaje hacia la tierra, el transistor comienza a encender porque es bajar el voltaje de su base. Entonces corriente comienza a fluir a través del transistor que eleva el voltaje de la base hasta que haya un equilibrio entre la cantidad de corriente que fluye por el transistor y el resistor. Las bases de los dos transistores se conectan para que el segundo transistor también convierte en pero sólo a la cantidad que el primero es en el. Por lo tanto, la corriente del segundo transistor se limita a la corriente que fluye por el transistor de control. ¿Cómo nos ayuda esto el amplificador diferencia.?
En primer lugar, ayuda a equilibrar la corriente de colector de los transistores porque la corriente de un lado activamente está limitada por la corriente del otro lado. En segundo lugar, da una sola salida terminó en lugar de una salida diferencial. Porque se utiliza para controlar la corriente de un lado, al otro lado puede utilizarse para una salida. Por último, amplifica la salida. Cada vez que hay una diferencia entre las entradas, de un lado del amplificador diferencia.. permite más corriente para el flujo y el otro permite menos. Si la parte que permite más actual es el lado que es el transistor de control del espejo, entonces el espejo actual permite más actual en ambos lados. El exceso de corriente en el otro lado sube la tensión. Cuando sucede lo contrario y el lado del amplificador diferenciales. que permite más corriente es en lado de carga del espejo, el lado de control permite muy poca corriente por lo que una caída de tensión en el lado de carga. La cantidad que varía la tensión es mucho mayor que antes y ahora su único en una salida.
Ahora el amplificador diferenciales. funciona mucho mejor; es mucho mejor equilibrado, tiene sólo una salida, y la salida se ha ampliado algunos. Los dos primeros problemas se han solucionado, pero la tercera no ha sido resuelto completamente, todavía. El amplificador diferenciales. con una corriente de espejo hace una buena etapa diferencial para un amplificador OP, pero todavía no es óptimo para un comparador. Cuando los voltajes de entrada se estrecha, la salida todavía no tiene una fuerte transición. La manera de mejorar es amplificar la entrada.
Si usted toma una mirada en la tercera imagen, puede ver un esquema del transistor de Darlington, o a veces par de Darlington cuando se usan dos transistores discretos. Inventado por Sydney Darlington en 1953, el transistor está diseñado para crear muy alta ganancia mediante el uso de dos transistores. Una señal aplicada a la entrada es amplificada por el primer transistor. La corriente fluye a través del transistor y de su emisor. Entonces la corriente va en la base del segundo transistor, que amplifica aún más. El resultado es un aumento de aproximadamente igual a la ganancia del primer transistor multiplicada por la ganancia de la segunda. Si sustituimos los dos transistores del larga cola par con pares de Darlington, podemos aumentar la amplificación del amplificador diferenciales. gran medida porque cada entrada se amplificarán por dos transistores en lugar de sólo uno.
Si nos fijamos en la figura 4, puede ver el par de larga cola con un espejo de corriente y los transistores Darlington. Este circuito es muy bueno como un comparador ya que tiene muy alta ganancia del espejo de corriente y los transistores Darlington que permite las entradas estar muy juntos sin la salida de "caer". El circuito es también muy equilibrado y tiene una sola salida por el espejo de corriente.
Este es un circuito muy bien diseñado y me ha enseñado mucho. Esperemos que haya aprendido algunos demasiado (si ya no saber o entender).
