Модуль аналогового компаратора входить практично в усі сучасні МК. Фізично компаратор являє собою швидкодіючий ОУ з великим коефіцієнтом підсилення, частотної корекцією і виходом на цифровий логічний елемент. Зворотній зв’язок через зовнішній резистор з виходу на вхід не передбачається. Вихідний сигнал компаратора має низький / високий логічний рівень, який запам’ятовується в програмно-доступному регістрі.

Компаратор порівнює між собою по амплітуді дві напруги, присутні на його позитивному і негативному входах. Результат порівняння читається з внутрішнього регістра МК і може служити джерелом переривання.

В цілому «мікроконтролерних» компаратор дуже схожий на звичайний «мікросхемного» компаратор, але тільки вихідний сигнал OUT, як правило, захований

а) дільником R2 встановлюється поріг спрацьовування компаратора. Необхідність застосування фільтруючих конденсаторів С1, С2 визначається експериментально за відсутності помилкових перемикань;

б) штучне формування протівофазного сигналу на негативному виведенні компаратора за допомогою транзистора VT1. Діоди VDI, VD2создают «зону нечутливості»;

в) виделітелей переднього фронту вхідних імпульсних сигналів. Конденсатор С1 знижує перешкоди, конденсатор С2 забезпечує затримку часу («завал» фронтів імпульсу);

г) прийом змінної напруги малої амплітуди 50 … 100 мВ. Якщо форма вхідного сигналу «синусоїда», то відбувається її програмне перетворення в «прямокутник»;

д) Пікоподібне напруга формується одноперехідного транзистора VT1. Усередині МК програмно підраховується час досягнення рівності напруг на обох входах;

е) дволанковий ФНЧ на елементах RJ, CJ, R5, С2 обмежує спектр вхідного сигналу. Змінним резистором встановлюється поріг спрацьовування компаратора; Про

всередині. Ще одна відмінність – лінії аналогового компаратора є суміщеними і можуть налаштовуватись як цифрові виходи.

Застосування аналогового компаратора виправдано в таких випадках:

• при малій амплітуді вхідних сигналів 30 … 300 мВ;

• при необхідності порівняння рівнів двох сигналів («більше / менше»);

• при підвищених вимогах до швидкодії, коли внутрішній АЦП вже не справляється зі своїми обов’язками.

ж) компаратор приймає вхідний сигнал черезоптопару VU1. У паузах роботи МК виставляє на виході НИЗЬКИЙ рівень, щоб знизити струм споживання через резистори R/…R3;

з) у вихідному стані на виході МК ВИСОКИЙ рівень. Як тільки аналоговий компаратор «спрацює», на виході МК виставляється НИЗЬКИЙ рівень, щоб відсікти флуктуації сигналу. Утворюється гістерезису напруги UVВ] = 5 R2 R ^ / (R2 R2 + R3R4 + де R2 … R4 виражені в кілоомах, а число «5» відповідає напрузі живлення МК у вольтах;

і) Пікоподібне напруга формує сам МК через ключ VT2 (скидання) і генератор стабільного струму на елементах VTI, RI, R2, HL1. Світлодіод також служить індикатором живлення;

к) аналогічно Рис. 3.13, і, але з діодом VD1 замість світлодіода HL1 і з обнуленням конденсатора С1 шляхом тимчасового переведення лінії МК в режим виходу з НИЗЬКИМ рівнем. «Дзеркальний» транзистор VTJ формує стабільний струм / шх для інших вузлів пристрою;

л) аналогічно Рис. 3.13, до, але з генератором стабільного струму на мікросхемі DAL Пікоподібне напруга може формуватися з певним періодом (режим автоматичного вимірювання) або одноразово (режим одиночного вимірювання). В останньому випадку для економії енергії в паузах на негативному виведенні компаратора повинен бути ВИСОКИЙ рівень О;

м) «дельта-модулятор» на основі компаратора МК. Вхідний аналоговий сигнал програмно перетвориться у вихідний цифровий сигнал ішх, модульований методом ШІМ;

н) вхідний сигнал може одночасно поступати на компаратор і на звичайну лінію порту МК, наприклад, для перевірки свідчень або для організації сервісних функцій;

о) поріг спрацьовування аналогового компаратора МК залежить від температури навколишнього середовища (терморезистор RI). Резистор R2 лінеарізірует температурну характеристику;

ri) шкала резистора R3 градуіруется в вольтах (децибелах) амплітуди сигналу URX. МК фіксує момент спрацьовування компаратора і включає зовнішню сигналізацію (на схемі не показана). Можна програмно варіювати шпаруватість ШІМ, не обертаючи движок резистора R3

р) Пікоподібне (точніше, експоненційний) напруга на конденсаторі С1 формується за допомогою подачі високий / низький рівня на верхній за схемою вивід резистора /? /;

з) аналогічно рис.3.13, р, але з використанням поєднаної лінії порту, через яку періодично розряджається конденсатор С1 НИЗЬКИМ рівнем.

    Джерело:
Рюмік С.М. 1000 і одна мікроконтролерних схема. (Випуск 1)