理解精密比較器特殊的工作特性

圖6：具有可編程曝光功能的X射線(xiàn)放射量測定器。


該電路由兩個(gè)功能組成：一個(gè)是電離室，它能檢測X射線(xiàn)，并產(chǎn)生正比于X射線(xiàn)強度的電流IIC；另一個(gè)是由放大器A1和電阻RF組成的跨阻放大器(TIA)，用來(lái)將電離室電流轉換成電壓： Dose = IIC x RF

放大器A1是針對非常低輸入偏置電流(典型3fA)設計的LMP7721，它非常適合放大源阻抗較高的信號，如電離室。放大器A2是一個(gè)用來(lái)測定劑量的積分器，它是劑量速率的積分：

當引腳1的積分器輸出與引腳2的門(mén)限電壓相等時(shí)，比較器LMP7300會(huì )指示所需劑量已達到。

在這類(lèi)應用中，所需劑量取決于多種因素，如被照射X射線(xiàn)的物體密度。

圖6中的12位DAC用來(lái)設置比較器的門(mén)限電壓。LMP7300具有一個(gè)精確穩定的2.048V參考電壓，這個(gè)參考電壓被放大器A3放大到4.096V，并成為DAC的電壓參考，而DAC則向LMP7300比較器提供可編程門(mén)限電壓。

該應用的另一個(gè)特點(diǎn)是使用LM2787和LM285-2.5為放大器A1和A2產(chǎn)生-0.25V的供電電壓。這個(gè)很小的負電壓可以使放大器輸出擺幅為0V，并根據速率和劑量信號改變放大器A1和A2的輸出飽和電壓到0V左右。

用于這類(lèi)應用的比較器需要具有一個(gè)精確門(mén)限電壓，該門(mén)限電壓要能在一定范圍內是可編程的，以便優(yōu)化膠片曝光。門(mén)限電壓應獨立于滯后電壓值、門(mén)限電壓值、比較器的輸出飽和電壓和反饋電阻容差。像LMP7300這樣的精密比較器就可以提供這些性能。具有獨立比較器功能和滯后控制功能的LMP7300如圖6所示。

另外，控制USTV的正向滯后和控制LSTV的反向滯后電路都具有獨立的控制輸入。這個(gè)重要特點(diǎn)如圖7所示，該圖給出了輸入信號和滯后控制組合下的比較器轉換函數。這個(gè)比較器有效地將代表了理想比較電壓的門(mén)限電壓與USTV和LSTV分開(kāi)來(lái)，從而在提供精確信號比較的同時(shí)仍能提供滯后功能。

圖7：LMP7300獨立的滯后控制功能。

LMP7300的滯后值受控于VREF電壓和施加于HYSTP和HYSTN引腳電壓之間的電壓差。圖7A和7D顯示了兩種可能的滯后連接。如果一個(gè)滯后引腳被直接連接到VREF電壓，那部分滯環(huán)就會(huì )被刪除。參考圖6，滯后電壓值約為20mV:

由于滯后電壓獨立于VTH電壓，因此R5和R6不要求是精密電阻。無(wú)需改變VTH值，滯環(huán)寬度要多寬就可以多寬。

本文重點(diǎn)介紹了精密比較器(比如LMP7300)如何能利用外部反饋電阻產(chǎn)生滯后效應，來(lái)克服現有比較器中常見(jiàn)的門(mén)限和滯后交互問(wèn)題。