TIPS ‘N TRICKS

24 AUGUST 2007

INTRODUCERE
Microchip continuă să ofere produse inovative din ce în ce mai mici, mai rapide, mai uşoare, mai simplu de utilizat şi mai sigure. Microcontrolerele (MCU) PICmicro® ce au la bază memorie Flash, sunt utilizate într-o gamă foarte largă de produse de uz curent, de la detectoare de fum, la produse industriale, auto şi medicale. Familia de dispozitive PIC12F/16F ce dispune de comparatoare de tensiune on-chip îmbină toate avantajele arhitecturii MCU PICmicro şi flexibilitatea memoriei program Flash cu natura de semnal mixt a comparatorului de tensiune. Împreună, acestea formează din punct de vedere constructiv un bloc economic, hibrid digital / analog, cu puterea şi flexibilitatea de a lucra în lumea analogică. Flexibilitatea dată de Flash şi excelenta suită de unelte de dezvoltare, care include depanatorul în circuit In-Circuit Debugger, programare serială în circuit (ICSP™) şi MPLAB® ICE 2000, fac ca aceste dispozitive să fie ideale pentru aproape orice aplicaţie de control embedded. Următoarea serie de sfaturi pot fi asociate unei varietăţi mari de aplicaţii ce utilizează comparatoare discrete de tensiune sau microcontrolere cu comparatoare de tensiune integrate.

TIP #1 Logic: Inversor

Figura 1-1 Inversor

La proiectarea unei aplicaţii de control embedded, este nevoie adesea de o poartă externă. Utilizând comparatorul pot fi implementate câteva tipuri de porţi simple. La acest paragraf este prezentată utilizarea comparatorului într-o configuraţie de inversor.
Intrarea neinversoare este deplasată către centrul intervalului tensiunii de intrare, tipic VDD/2. Intrarea inversoare este apoi utilizată pentru intrarea circuitului. Când intrarea este mai mică decât VDD/2, ieşirea este în stare logică superioară. Când intrarea este peste VDD/2, ieşirea este în stare logică inferioară.
Valorile R1 şi R2 nu sunt critice, deşi ele trebuie să fie egale pentru stabilirea pragului la VDD/2.
Unele microcontrolere au opţiunea de conectare a intrării inversoare la o referinţă internă de tensiune. Pentru utilizarea referinţei în locul lui R1 şi R2, trebuie mutată intrarea către intrarea neinversoare şi apoi stabilit bitul de polaritate a ieşirii din registrul de control al comparatorului pentru a inversa ieşirea comparatorului.

Notă: Întârzierea tipică de propagare pentru circuit este de 250-350 ns la utilizarea unui comparator tipic on-chip, periferic al unui microcontroler.

TIP #2 Logic: Poartă ŞI / ŞI NU
Acest sfat prezintă utilizarea comparatorului pentru implementarea unei porţi ŞI complementată de o poartă ŞI NU (Figura 2-2). Rezistenţele R1 şi R2 comandă intrarea neinversoare cu 2/3 din tensiunea de alimentare. Rezistenţele R3 şi R4 mediază tensiunile de intrare A şi B la intrarea inversoare. Dacă fie A, fie B sunt de nivel logic inferior, tensiunea medie va fi o jumătate din VDD, iar ieşirea din comparator va rămâne în stare logică inferioară. Ieşirea va trece în nivel superior numai dacă ambele intrări A şi B sunt în nivel superior, ceea ce face ca tensiunea pe intrarea inversoare să depăşească 2/3 VDD.
Operaţia porţii ŞI NU este identică cu a porţii ŞI, cu excepţia faptului că ieşirea este inversată datorită schimbului făcut între intrarea inversoare şi cea neinversoare.

Figura 2-1 Poartă ŞI

Figura 2-2 Poartă ŞI NU

Notă: Întârzierea tipică de propagare pentru circuit este de 250-350 ns la utilizarea unui comparator tipic on-chip, periferic al unui microcontroler. Măsurarea întârzierilor a fost realizată cu valori ale rezistenţei de 10kΩ.

Circuitul este foarte simplu, dar sunt câteva cerinţe pentru o operare corectă:
1 Intrările A şi B trebuie comandate de la masă până la VDD pentru ca circuitul să funcţioneze corespunzător.
2 Combinaţia dintre R1 şi R2 va antrena un curent constant, de aceea ele trebuie să aibă valori mari pentru păstrarea unui curent redus.
3 Toate rezistenţele de pe intrarea inversoare reacţionează cu capacitatea de intrare a comparatorului. Astfel viteza porţii va fi afectată de rezistenţa sursă pe A şi B, precum şi de dimensiunile rezistenţelor R3 şi R4.
4 Rezistenţa R2 trebuie să fie 2 x R1.
5 Rezistenţa R3 trebuie să fie egală cu R4.

Exemplu:
VDD = 5V, R3 = R4 = 10kΩ
R1 = 5,1kΩ, R2 = 10kΩ

TIP #3 Logic: Poartă SAU/SAU NU
Acest paragraf prezintă utilizarea comparatorului la implementarea unei porţi SAU, având complementar prezentată realizarea unei porţi SAU NU.
Rezistenţele R1 şi R2 comandă intrarea neinversoare a comparatorului cu 1/3 VDD. Rezistenţele R3 şi R4 mediază tensiunile de pe intrările A şi B la intrarea inversoare. Dacă fie A, fie B sunt în stare logică superioară, tensiunea medie este 1/2 VDD iar ieşirea din comparator este în nivel logic superior. Numai dacă atât A, cât şi B sunt în stare logică 0, media pe intrarea neinversoare scade sub 1/3 din tensiunea de alimentare, iar ieşirea comparatorului cade în 0. Operarea porţii SAU NU este identică cu cea a porţii SAU, cu excepţia faptului că ieşirea este inversată datorită schimbului între intrările inversoare şi neinversoare.
Notă: Întârzierea tipică de propagare pentru circuit este de 250-350 ns la utilizarea unui comparator tipic on-chip, periferic al unui microcontroler. Măsurarea întârzierilor a fost realizată cu valori ale rezistenţei de 10kΩ.

Figura 3-1 Poartă SAU

Figura 3-2 Poartă SAU NU

Circuitul este foarte simplu, dar sunt câteva cerinţe pentru o operare corectă:
1 Intrările A şi B trebuie comandate de la masă până la VDD pentru ca circuitul să funcţioneze corespunzător.
2 Combinaţia dintre R1 şi R2 va antrena un curent constant, de aceea ele trebuie să aibă valori mari pentru păstrarea unui curent redus.
3 Toate rezistenţele de pe intrarea inversoare reacţionează cu capacitatea de intrare a comparatorului. Astfel viteza porţii va fi afectată de rezistenţa sursă pe A şi B, precum şi de dimensiunile rezistenţelor R3 şi R4.
4 Rezistenţa R1 trebuie să fie 2 x R2.
5 Rezistenţa R3 trebuie să fie egală cu R4.

Exemplu:
VDD = 5V, R3 = R4 = 10kΩ
R1 = 10kΩ, R2 = 5,1kΩ

TIP #4 Logic: Poartă XOR/XNOR
Acest paragraf prezintă utilizarea comparatorului pentru implementarea unei porţi XOR (SAU exclusiv) şi complementarul său poarta XNOR (SAU NU exclusiv).
Operaţia poate fi descrisă astfel:
1 Ambele intrări A şi B sunt în stare logică inferioară. Cu ambele intrări 0, intrarea inversoare este menţinută la 0.7V, iar intrarea neinversoare este menţinută la masă. Această combinaţie are drept rezultat o ieşire de nivel inferior.
2 Atât A cât şi B sunt în nivel logic superior. Cu ambele intrări 1, intrarea inversoare este forţată către VDD şi intrarea neinversoare este egală cu 2/3 VDD (media dintre intrările VDD şi GND). Această combinaţie conduce de asemenea la o ieşire de nivel logic inferior.
3 Intrarea A sau B este în stare logică superioară. Cu o intrare 1 şi o intrare 0, intrarea inversoare este menţinută la 0.7V, iar intrarea neinversoare este egală cu 1/3 VDD (media intrărilor VDD şi GND). Această combinaţie conduce la o ieşire de nivel superior.

Figura 4-1 Poartă XOR

Figura 4-2 Poartă XNOR

Notă: Întârzierea tipică de propagare pentru circuit este de 250-350 ns la utilizarea unui comparator tipic on-chip, periferic al unui microcontroler. Măsurarea întârzierilor a fost realizată cu valori ale rezistenţei de 10kΩ.

Circuitul este foarte simplu, dar sunt câteva cerinţe pentru o operare corectă:
1 Intrările A şi B trebuie comandate de la masă până la VDD pentru ca circuitul să funcţioneze corespunzător.
2 Toate rezistenţele de pe intrarea inversoare reacţionează cu capacitatea de intrare a comparatorului. Astfel viteza porţii va fi afectată de rezistenţa sursă pe A şi B, precum şi de dimensiunile rezistenţelor R1, R2, R3 şi R4.
3 Rezistenţele R1, R2 şi R3 trebuie să fie egale.
4 Rezistenţa R4 trebuie să fie suficient de mică pentru a produce o cădere de tensiune de 1V sau mai puţin prin D1 şi D2.

Exemplu:
D1 = D2 = 1N4148
R4 = 10kΩ, R1 = R2 = R3 = 5,1kΩ

TIP #5 Logic: Bistabil Set/Reset< Paragraful curent prezintă utilizarea comparatorului pentru implementarea unui bistabil Set/Reset. Intrările inversoare şi neinversoare sunt deplasate către VDD/2 cu ajutorul rezistenţelor de la R1 la R4. Intrarea neinversoare primeşte de asemenea o reacţie pozitivă de la ieşire prin R5. Tensiunile de polarizare comune şi reacţia pozitivă configurează comparatorul ca un bistabil. Dacă ieşirea Q este în nivel logic superior, intrarea neinversoare este forţată în nivel logic superior, care reîntăreşte ieşirea de nivel superior. Daca Q este de nivel inferior, intrarea neinversoare este forţată de asemenea în stare inferioară, ceea ce duce la o ieşire de nivel inferior. Pentru schimbarea stării, intrarea trebuie deplasată în stare logică 0, pentru a învinge reacţia pozitivă. Diodele previn o stare pozitivă pe ambele intrări forţând deplasarea intrării către VDD/2.div class=’textImage textImage-block textImage-right’>

Figura 5-1 Bistabil SET / RESET

Notă: Întârzierea tipică de propagare pentru circuit este de 250-350 ns la utilizarea unui comparator tipic on-chip, periferic al unui microcontroler. Măsurarea întârzierilor a fost realizată cu valori ale rezistenţei de 10kΩ.

Circuitul este foarte simplu, dar sunt câteva cerinţe pentru o operare corectă:
1 Intrările Set şi Reset trebuie comandate în apropierea masei pentru o operare corectă a circuitului.
2 Combinaţiile R1/R2 şi R3/R4 antrenează un curent constant, de aceea ele trebuie să aibă valori mari pentru păstrarea unui curent redus.
3 Rezistenţele de la R1 la R4 trebuie să fie egale pentru un nivel al excursiei de VDD/2.
4 R5 trebuie să fie mai mare sau egal cu R3.
5 R1 până la R4 vor reacţiona cu capacitatea de intrare a comparatorului, astfel încât valori mai mari vor limita lăţimea pulsului de intrare minim.

Exemplu:
Diode = 1N4148
R1 = R2 = R3 = R4 = 10kΩ
R5 = 10kΩ

continuare în numărul viitor

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre