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射線放射量測(cè)定器。


該電路由兩個(gè)功能組成：一個(gè)是電離室，它能檢測(cè)X射線，并產(chǎn)生正比于X射線強(qiáng)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)，用來將電離室電流轉(zhuǎn)換成電壓： Dose = IIC x RF

放大器A1是針對(duì)非常低輸入偏置電流(典型3fA)設(shè)計(jì)的LMP7721，它非常適合放大源阻抗較高的信號(hào)，如電離室。放大器A2是一個(gè)用來測(cè)定劑量的積分器，它是劑量速率的積分：

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

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

圖6中的12位DAC用來設(shè)置比較器的門限電壓。LMP7300具有一個(gè)精確穩(wěn)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限電壓。

該應(yīng)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(fù)電壓可以使放大器輸出擺幅為0V，并根據(jù)速率和劑量信號(hào)改變放大器A1和A2的輸出飽和電壓到0V左右。

用于這類應(yīng)用的比較器需要具有一個(gè)精確門限電壓，該門限電壓要能在一定范圍內(nèi)是可編程的，以便優(yōu)化膠片曝光。門限電壓應(yīng)獨(dú)立于滯后電壓值、門限電壓值、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(dú)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(dú)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(hào)和滯后控制組合下的比較器轉(zhuǎn)換函數(shù)。這個(gè)比較器有效地將代表了理想比較電壓的門限電壓與USTV和LSTV分開來，從而在提供精確信號(hào)比較的同時(shí)仍能提供滯后功能。

圖7：LMP7300獨(dú)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(dú)立于VTH電壓，因此R5和R6不要求是精密電阻。無需改變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(yīng)，來克服現(xiàn)有比較器中常見的門限和滯后交互問題。