Warum ein solches analoges Komparator-Eingangs-Setup?

Mein Verständnis eines analogen Komparators ist, dass an einen Eingang eine feste Referenzspannung und an den anderen Eingang ein Wechselstromsignal angelegt wird. Wenn die Signalspannung > Referenzspannung ist, ist der Ausgang des Komparators logisch hoch, andernfalls logisch niedrig.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe mir die Eingangsstufe eines der analogen Komparatoren der MCU angesehen. Das Signal wird an AIN0 angelegt, die Referenz wird an AIN1 angelegt, Pin5 schaltet zwischen Vcc und 0 um, um AIN1 um +- ~ 0,04 V zu verschieben.

Aber was ich nicht verstehe, ist, dass es einen 100k-Widerstand (R2) hat, der beide Eingänge verbindet. Was ist der Zweck davon? Würde das nicht auch die Referenz verändern?

Alle Vorschläge sind sehr willkommen, danke.

DC-Referenz, da der Eingang nur eine kapazitive Kopplung hat.
@Martin, natürlich danke .. Aber warum AC-Kopplungseingang (unter der Annahme, dass es pk-pk == Vcc ist) und dann DC-Kopplung danach?
Warum würde das Umschalten von Port D.5 Ihrer Meinung nach AIN1 um +-0,4 V verschieben?
Ich würde vermuten, dass das eine gewisse Hysterese liefert, aber es sieht nach viel weniger als 0,4 V aus.
@Humpawumpa, das 5 V an Pin5 anlegt, erhöht die Referenz auf 2,54 V, wenn Sie sie auf 0 V setzen, wird die Referenz auf 2,46 V verringert. R5 und R6 bilden einen Potentialteiler, der mit R3 | in Reihe geschaltet ist R2, was sich direkt auf die Ausgabe von R3 | auswirkt R2. Liege ich falsch?
Dann sind es +/- 0,04 V, nicht 0,4 V.
@Finbarr, Entschuldigung! Ich meinte +/- 0,04 V, Tippfehler.
Klingt aber immer noch hoch, ich berechne es mit knapp +/- 25mV. Dies ignoriert jedoch die Auswirkungen auf die Referenzspannung, die bei hoher Geschwindigkeit irrelevant wären.
@Finbarr, das ist seltsam, ich bekomme auch +/- 25 mv aus meinen Berechnungen. Eine Simulation (mit einem einfachen Schalter) zeigt jedoch eine Differenz von +/- 0,04 V.

Antworten (2)

Die Verbindungsstelle von R3 und R4 kann (sollte) so betrachtet werden, dass sie eine feste Gleichspannung von Vcc/2 erzeugt. C2 glättet jede AC-Welligkeit auf dieser Spannung und hält sie frei von Schwankungen, die durch das Eingangssignal über den 100-kΩ-Widerstand (R2) injiziert werden.

Aber was ich nicht verstehe, ist, dass es einen 100k-Widerstand (R2) hat, der beide Eingänge verbindet. Was ist der Zweck davon?

Nein, R2 nimmt nur die Vcc/2-Vorspannung und legt diesen DC-Pegel an Pin 7 an, um Pin 7 ungefähr im mittleren Teil des Bereichs des Komparatoreingangs zu zentrieren.

R5 koppelt auch Vcc/2 an Pin 6, wodurch Pin 6 auf Vcc/2 vorgespannt wird, ABER Pin 5 kann diesen Vorspannungspunkt über den 1-MOhm-Widerstand R6 modifizieren.

Ich weiß nicht, wo oder wofür die Schaltung verwendet wird, aber sie sieht aus wie eine Art Datendecoder, bei dem die unbekannten Daten als "Signaleingang" eingegeben werden und Pin 5 (möglicherweise mit einer Hochfrequenz-Umschaltrate) zum Einstellen verwendet wird Triggerpunkt des Komparators.

Wenn Sie weitere Details liefern können, fülle ich gerne andere Lücken aus.

Ich vermute, es wird zur Frequenz- / Periodenmessung verwendet :)
Ausgezeichnete Antwort, vielen Dank. Es wird tatsächlich zur Frequenzmessung verwendet. Anscheinend soll das Umschalten die Störfestigkeit erhöhen, aber ich habe Mühe zu sehen, wie.
Es filtert AC-Signale unterhalb des Hysteresepegels effektiv heraus.
Das Umschalten von @Hypomania kann einen Effekt namens Dithering erzeugen, und Dithering kann verwendet werden, um eine höhere Auflösung bei der Konvertierung von analogen in digitale Domänen zu erzielen. Wenn das Eingangssignal in Ihrer Schaltung beispielsweise sehr klein ist, können Sie das Totband durch Dithering vermeiden.
@Finbarr, ich verstehe. Wie wurden in diesem Fall die Werte für R5 und R6 gewählt?
@Andyaka, vielen Dank, ich habe gerade nach Totband gegoogelt und habe in den letzten 3 Tagen genau diese Art von Verhalten erlebt und mir die Haare ausgerissen. Ich habe nach einer verbesserten Schaltung gesucht und das Umschalten auf Pin5 macht jetzt absolut Sinn, nochmals vielen Dank :)
@Andyaka eine letzte Frage: Wenn das Signal gleichstromgekoppelt ist (und sein pk-pk <= Vcc ist), wird dann noch eine Wechselstromkopplung (und der 100k-Widerstand) benötigt?
Das Rohsignal kann einem DC-Pegel überlagert werden und daher wird die Verwendung von C1 den unerwünschten DC-Wert beseitigen. Darin sehe ich die Bedeutung von C1. Wenn der DC-Pegel stabil ist und die Gesamtsignalamplitude innerhalb der Grenzen liegt, die der Komparator verarbeiten kann, können Sie DC-koppeln. Aber Sie müssten R3 und R4 entfernen, um R2 niedriger zu machen, z. B. 10 kOhm. Sie haben dann Ihren Pin 6, der den DC-Wert des Rohsignals verfolgt. Es heißt Data Slicer - siehe meine Antwort hier: electronic.stackexchange.com/questions/99049/…
@Andyaka, nochmals vielen Dank, es war wirklich hilfreich!

R3 und R4 (danke für die Bezeichnung) bieten einen Bezugspunkt für die mittlere Versorgung. Bei 2 x 10k Widerständen beträgt die Quellenimpedanz 5k.

AIN0 hat aufgrund des Kondensators keinen DC-Pfad zur Masse. Wir müssen dies auf die Mitte der Versorgung vorspannen, damit das eingehende AC-Signal um die Mitte der Versorgung schwingt. Der 100k R2 liefert die Vorspannung. C2 hält die Referenz stabil und verhindert, dass sie durch den Wechselstrom am oberen Ende von R2 erheblich gestört wird. Bei 100k und 10u beträgt die RC-Zeitkonstante 1 s, sodass Sie dies mit dem erwarteten Eingangssignal vergleichen müssen, um festzustellen, ob dies ein Problem darstellt. (Vermutlich hat der Designer diese Arbeit erledigt und es gibt kein Problem.)

Eine Frage dachte, warum AC-Kopplungssignal und dann DC-Kopplung, vorausgesetzt, dass die pk-pk des Signals ~ Vcc ist (ich weiß, dass ich dies in der Frage nicht erwähnt habe, aber in einem solchen Fall würde dies die AC-Kopplung überflüssig machen?

Die AC-Kopplung entfernt alle DC-Komponenten und ermöglicht, dass das gekoppelte Signal auf die halbe Versorgung bezogen wird, und es kann nun in Bezug darauf positiv und negativ werden. Dies bedeutet, dass es ein Signal akzeptieren kann, das um null Volt oszilliert, oder eine negative oder positive Spannung.

Ich danke Ihnen sehr für Ihre Antwort. Eine Frage dachte, warum AC-Kopplungssignal und dann DC-Kopplung, vorausgesetzt, dass die pk-pk des Signals ~ Vcc ist (ich weiß, dass ich dies in der Frage nicht erwähnt habe, aber in einem solchen Fall würde dies die AC-Kopplung überflüssig machen?
Sie möchten nur, dass Ihr AC-Eingangssignal auf eine bestimmte virtuelle Masse referenziert wird, und ignorieren Sie einen potenziellen DC-Offset, den das Signal haben könnte.
@Hypomania: Siehe das Update.
Warum ein solches analoges Komparator-Eingangs-Setup?
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