สิ่งสำคัญของตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าแบบอนาล็อกและวิธีการใช้งาน: การตรวจจับระดับสัญญาณไปจนถึงวงจรกำเนิดสัญญาณ

ในขณะที่นักออกแบบต้องการรวบรวมข้อมูลที่ล้ำหน้าสำหรับ Internet of Things (IoT), Industrial IoT (IIoT), Artificial Intelligence (AI) และ Machine Learning (ML) นักออกแบบต้องการวิธีที่เรียบง่ายในการตรวจจับว่าค่าที่วัดได้ไม่ว่าจะเป็นแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิ หรือความดันนั้นต่ำหรือสูงกว่าค่าที่กำหนด ในทำนองเดียวกันบ่อยครั้งก็มีความจำเป็นที่จะต้องทราบว่าค่าที่วัดได้นั้นอยู่ในภายในขอบเขตของค่านั้นหรือไม่ ซึ่งในกรณีที่มีสัญญาณรบกวน วิธีการเปรียบเทียบสัญญาณแบบใหม่นี้มักจะทำได้ยาก แต่ตัวเปรียบเทียบสัญญาณที่เลือกใช้และการใช้งานอย่างเหมาะสมสามารถช่วยได้

ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปรียบเทียบแรงดันขาเข้ากับแรงดันอ้างอิงที่ทราบค่า และเปลี่ยนสถานะสัญญาณขาออกขึ้นอยู่กับว่าแรงดันขาเข้านั้นสูงหรือต่ำกว่าค่าอ้างอิง ความสามารถนี้ตอบสนองความต้องการในการตรวจจับการผ่านค่าเกณฑ์ ค่าว่าง และค่าของสัญญาณว่าอยู่ในช่วงที่กำหนดหรือไม่

บทความนี้จะอธิบายการใช้งานตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้า คุณลักษณะ และหลักเกณฑ์ในการเลือกใช้ โดยใช้อุปกรณ์ตัวอย่างจาก Texas Instruments ซึ่งจะมีการกล่าวถึงการใช้ตัวเปรียบเทียบสัญญาณสำหรับตัวตรวจจับการผ่านค่าเกณฑ์หรือค่าศูนย์ รวมทั้งการกู้คืนสัญญาณนาฬิกาและวงจรกําเนิดสัญญาณแบบผ่อนคลาย

ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคืออะไร

ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกที่ส่งสัญญาณขาออกเป็นสถานะที่บ่งบอกว่าสัญญาณขาเข้าสองสัญญาณนั้นสัญญาณใดมีค่ามากกว่า (รูปที่ 1)

รูปที่ 1:การทำงานพื้นฐานของตัวเปรียบเทียบสัญญาณที่อธิบายในการจำลอง TINA-TI โดยใช้คลื่นรูปไซน์กับสัญญาณขาเข้าแบบไม่กลับเฟสของตัวเปรียบเทียบสัญญาณ โดยอ้างอิงสัญญาณขาเข้าแบบกลับเฟสที่ศูนย์โวลต์ (กราวด์) (แหล่งที่มาภาพ: DigiKey)

ตัวเปรียบเทียบสัญญาณคือตัวเปรียบเทียบสัญญาณเดี่ยว TLV3201AQDCKRQ1 สัญญาณขาออกแบบ Push-Pull ของ Texas Instruments เช่นเดียวกับตัวเปรียบเทียบทุกตัวที่มีสัญญาณขาเข้าสองสัญญาณ ให้สัญญาณขาเข้าแบบกลับเฟสเป็นเครื่องหมายลบ (-) และสัญญาณขาเข้าแบบไม่กลับเฟสเป็นเครื่องหมายบวก (+) สัญญาณขาเข้าของตัวเปรียบเทียบสัญญาณนั้นมีความคล้ายคลึงกับสัญญาณออปแอมป์เป็นอย่างมาก ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดคือสัญญาณขาออกเป็นสัญญาณสถานะดิจิตอลแทนที่จะเป็นแรงดันไฟฟ้าอนาล็อก ในรูปที่ 1 สัญญาณขาเข้าคือสัญญาณรูปคลื่นไซน์ขนาด 1 เมกะเฮิร์ต (MHz) ขนาดแอมพลิจูดสูงสุด 200 มิลลิโวลต์ (mV) เมื่อแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณขาเข้าแบบไม่กลับเฟสมากกว่าสัญญาณแบบกลับเฟส สัญญาณขาออกจะมีสถานะค่าสูง ในกรณีนี้คือ 2.5 โวลต์ เมื่องแรงดันที่สัญญาณขาเข้าแบบไม่กลับเฟสมีค่าน้อยกว่าสัญญาณแบบกลับเฟส สัญญาณขาออกจะมีสถานะค่าต่ำ ในกรณีนี้คือ -2.5 โวลต์ ตัวเปรียบเทียบสัญญาณนี้มีสัญญาณขาออกแบบ Rail-to-Rail ดังนั้นค่าสถานะสัญญาณขาออกสามารถมีค่าเท่ากับแรงดันแหล่งจ่าย ในตัวอย่างนี้ ใช้แหล่งแรงดันลบและบวกที่มีขนาดเท่ากันที่ 2.5 โวลต์ โดยสังเกตจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันสัญญาณขาออก

สามารถพิจารณาได้ว่าตัวเปรียบเทียบสัญญาณก็คือตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลหนึ่งบิต (ADC) หากกำหนดค่าให้เปลี่ยนสถานะเมื่อผ่านค่าศูนย์ สัญญาณขาออกจะเป็นบิตเครื่องหมาย

ตัวเปรียบเทียบสัญญาณนี้มีเวลาตอบสนอง 40 นาโนวินาที (ns) ซึ่งเป็นการระบุความเร็วหรือความล่าช้าในการแพร่สัญญาณ ซึ่งเป็นเวลาตั้งแต่สัญญาณขาเข้าผ่านค่าที่กำหนดจนกระทั่งสัญญาณขาออกเปลี่ยนแปลงสถานะ ความเร็วในการแพร่สัญญาณส่งผลต่อความเร็วของตัวเปรียบเทียบสัญญาณในการเปลี่ยนแปลงสถานะ และส่งผลต่อคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับแบนด์วิดท์ นอกจากนั้น TLV3201 ยังมีฮิสเตอรีซิสแรงดันในตัวที่ 1.2 mV เพื่อจัดการกับการมีสัญญาณรบกวนสัญญาณขาเข้า

ฮิสเตอรีซิสและสัญญาณรบกวน

หากมีสัญญาณรบกวนหรือสัญญาณแปลกปลอมอยู่ในสัญญาณขาเข้า ตัวเปรียบเทียบสัญญาณ อาจผ่านค่าเกณฑ์หลายครั้งและสัญญาณขาออกอาจเป็นไปตามการผ่านค่าเกณฑ์และสลับไปมาหลายครั้ง (รูปที่ 2)

รูปที่ 2: การมีสัญญาณรบกวนบนสัญญาณขาเข้าอาจทำให้สัญญาณขาออกของตัวเปรียบเทียบสัญญาณสลับหลายครั้ง เนื่องจากสัญญาณรบกวนทำให้สัญญาณขาเข้าสูงและต่ำกว่าค่าเกณฑ์ซ้ำ ๆ (แหล่งที่มาภาพ: DigiKey)

วิธีการแก้ไขการสลับไปมาของสัญญาณขาออกอันไม่พึงประสงค์นี้คือการเพิ่มฮีสเทอรีซีสแอมพลิจูดในวงจรเปรียบเทียบสัญญาณ ฮีสเทอรีซีสทำให้สัญญาณขาออกของวงจรเปรียบเทียบสัญญาณคงสถานะหลังจากผ่านค่าเกณฑ์ จนกระทั่งขนาดของสัญญาณขาเข้าเปลี่ยนไปเท่ากับค่าคงที่ค่าหนึ่ง โดยใช้สัญญาณป้อนกลับขาบวกจากสัญญาณขาออกกับสัญญาณขาเข้าของตัวเปรียบเทียบ ซึ่งค่าเกณฑ์จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (รูปที่ 3)

รูปที่ 3: ฮีสเทอรีซีสที่ใช้สัญญาณป้อนกลับขาบวกกับสัญญาณขาเข้าอ้างอิง เพื่อเพิ่มค่าเกณฑ์ด้วยค่าคงที่ เช่น การเปลี่ยนแปลงขนาดสัญญาณเพียงเล็กน้อยของสัญญาณขาเข้าจะไม่สามารถเปลี่ยนสถานะของสัญญาณขาออก (แหล่งที่มาภาพ: DigiKey)

ตัวต้านทาน R3 ป้อนสัญญาณขาออกกลับไปยังสัญญาณขาเข้าอ้างอิง ทำให้ระดับอ้างอิงเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ซึ่งกำหนดโดยค่าของตัวต้านทาง R1, R2 และ R3 สำหรับค่าที่ได้จากตัวต้านทาง ส่งผลให้ฮีสเทอรีซีสเท่ากับ 400 mV และเปลี่ยนค่าเกณฑ์เพื่อไม่ให้สถานะสัญญาณขาออกเปลี่ยนไปจนกว่าสัญญาณขาเข้าจะเกินค่าฮีสเทอรีซีส ผลลัพธ์คือสัญญาณขาออกจะเปลี่ยนเพียงครั้งเดียวเมื่อผ่านค่าเกณฑ์

ข้อสังเกตบางประการเกี่ยวกับวงจรที่ใช้เปรียบเทียบกับวงจรในรูปที่ 1 ข้อแรก สัญญาณขาเข้าแบบกลับเฟสและแบบไม่กลับเฟสนั้นสลับกันและเปลี่ยนสัญญาณขาออก สัญญาณขาออกเป็นค่าสูงเมื่อสัญญาณนั้นต่ำกว่าค่าเกณฑ์ คุณลักษณะวงจรนี้ใช้ในวงจรที่รับรู้ว่าค่าอยู่ภายในหรือภายนอกช่วงที่กำหนด TLV3201 ทำงานด้วยแหล่งจ่ายไฟห้าโวลต์แหล่งเดียว ไม่ใช่แหล่งจ่ายไฟ 2.5 โวลต์สองแหล่งที่ดังที่แสดงในรูปที่ 1 ด้วยเหตุนี้แรงดันอ้างอิงจึงได้มาจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า R1 และ R2 เป็น 2.5 โวลต์ ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปสำหรับสัญญาณขาเข้า นอกจากนั้นสัญญาณขาเข้ายังเบี่ยงเบนเข้าใกล้แรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไป คลื่นรูปสามเหลี่ยมมีขนาดแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 2 โวลต์อยู่บนระดับเบี่ยงเบน 2.5 โวลต์ รูปแบบวงจรนี้เป็นแบบทางเลือกทั่วไป

การรับรู้ค่าภายในหรือภายนอกช่วงที่กำหนด

ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าเดี่ยวสามารถรับรู้ว่าแรงดันสัญญาณขาเข้านั้นสูงหรือต่ำกว่าค่าเกณฑ์อ้างอิง การที่จะระบุว่าแรงดันสัญญาณขาเข้านั้นอยู่ระหว่างค่าสองค่าหรือที่เรียกว่าช่วงที่กำหนดหรือไม่นั้น จะต้องใช้ตัวเปรียบเทียบสัญญาณสองตัว หนึ่งตัวต่อหนึ่งค่า (รูปที่ 4)

รูปที่ 4: แผนภาพรูปแบบวงจรตัวเปรียบเทียบในช่วงที่กำหนดใช้ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคู่ เพื่อระบุว่าสัญญาณขาเข้านั้นอยู่ระหว่างระดับแรงดันสองค่าหรือไม่ V_L และ V_H (แหล่งรูปภาพ: Texas Instruments)

วงจรช่วงที่กำหนดแสดงให้เห็นว่าใช้ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคู่ TLV6710DDCR ของ Texas Instruments TLV6710 ประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบสัญญาณแม่นยำสูงสำหรับแรงดันสูงสองตัว แรงดันแหล่งจ่ายมีค่าระหว่าง 1.8 และ 36 โวลต์ ประกอบไปด้วยแหล่งอ้างอิงกระแสตรงภายใน 400 mV สัญญาณขาออกของตัวเปรียบเทียบสัญญาณเป็นแบบ Open Drain ที่อาจเป็น “ORed" โดยต่อเข้าด้วยกันผ่านตัวต้านทานแบบ Pullup ดังที่แสดงในรูป ต่อตัวเปรียบเทียบสัญญาณเพื่อนำแรงดันอ้างอิงไปใช้กับสัญญาณขาเข้าแบบกลับเฟสได้ (ตัวเปรียบเทียบสัญญาณ A) และสัญญาณขาเข้าแบบไม่กลับเฟส (ตัวเปรียบเทียบสัญญาณ B) ใช้สัญญาณขาเข้าผ่านตัวแบ่งแรงดันซึ่งประกอบด้วยตัวต้านทาน R1, R2 และ R3 ที่ตั้งค่าแรงดันเกณฑ์ที่ 3.3 โวลต์สำหรับค่าเกณฑ์ล่างและ 4.1 โวลต์สำหรับค่าเกณฑ์บน สัญญาณขาออกอยู่ในค่าสถานะสูง (3.3 โวลต์) เมื่อสัญญาณขาเข้า V_MON อยู่ภายในช่วงที่กำหนด ตัวเปรียบเทียบสัญญาณ A จะบ่งบอกเมื่อแรงดันขาเข้าต่ำกว่า 4.1 โวลต์ และตัวเปรียบเทียบ B จะแสดงเมื่อสัญญาณขาเข้าเกิน 3.3 โวลต์ โปรดทราบว่าตัวเปรียบเทียบสัญญาณทั้งสองตัวใน TLV6710 มีฮีสเทอรีซีสแรงดันภายในปกติ 5.5 mV เพื่อช่วยขจัดสัญญาณรบกวนและสัญญาณบกพร่องขนาดเล็ก

ความหน่วงของการแพร่กระจายสัญญาณของตัวเปรียบเทียบปกติมีค่าเท่ากับ 9.9 ไมโครวินาที (µs) สำหรับเปลี่ยนจากค่าสูงไปค่าต่ำและ 28.1 µs สำหรับการเปลี่ยนจากค่าต่ำเป็นค่าสูง ความแตกต่างนี้เนื่องมาจากรูปแบบสัญญาณขาออกแบบ Open Drain การเปลี่ยนจากสูงไปต่ำคือการให้อยู่ในค่าต่ำตลอดโดย FET ขาออก ในขณะที่การเปลี่ยนจากต่ำไปสูงนั้นคือการให้ไปที่ค่าสูงด้วยตัวต้านทางซึ่งใช้เวลามากกว่า ตัวเปรียบเทียบสัญญาณนี้เหมาะสำหรับการดูค่าแรงดันไฟฟ้า ซึ่งไม่ต้องใช้ความหน่วงการแพร่กระจายสัญญาณที่ต่ำมากนัก

การใช้งานในช่วงที่กำหนด

การให้สัญญาณอยู่ในช่วงที่กำหนดนั้นใช้งานในด้านหุ่นยนต์ เพื่อควบคุมทิศทางการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์โดยใช้แสงและโฟโตเซลล์ CDS สองเซลล์ ตัวอย่างเช่น โฟโตเซลแคดเมียมซัลเฟต (CDS) เปลี่ยนค่าต้านทานของตัวมันเองเพื่อตอบสนองต่อการส่องสว่าง โดยมีความต้านทานสูงขึ้นเมื่อแสงมืดและมีความต้านทานลดลงเมื่อส่องแสง การจำลอง TINA-TI แสดงให้เห็นว่าหลักการนี้ใช้ตัวเปรียบเทียบสัญญาณคู่ LM393BIPWR ของ Texas Instruments (รูปที่ 5)

รูปที่ 5: การจำลองวงจรสำหรับการควบคุมการบังคับหุ่ยนต์โดยใช้มอเตอร์ควบคุมสองตัวโดยติดป้ายซ้ายและขวา เมื่อจ่ายไฟ 5 โวลต์ให้กับมอเตอร์ มอเตอร์ทั้งสองจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า เมื่อจ่าย 0 โวลต์ มอร์เตอร์จะหมุนย้อนกลับ (แหล่งที่มาภาพ: DigiKey)

ตัวเปรียบเทียบสัญญาณ LM393B เป็นตัวเปรียบเทียบสัญญาณคู่ที่มีสัญญาณขาออกแบบเปิดวงจรขาคอลเลคเตอร์ที่สามารถทำงานได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 3 ถึง 36 โวลต์ ในแต่ละส่วนของวงจรนี้จะส่งสัญญาณควบคุมมอเตอร์ทั้งสองตัวที่กำหนดให้เป็นเลี้ยวซ้ายหรือเลี้ยวขวา

โดยใช้โพเทนชิโอมิเตอร์ในการทำโมเดลโฟโต้เซลล์ CDS สองเซลล์ การตั้งค่าโพเทนชิโอมิเตอร์ตั้งแต่ 0% ถึง 40% หมายถึงโฟโตเซลล์ด้านขวาที่ส่องสว่าง ขณะที่โฟโต้เซลล์ด้านซ้ายมืด การตั้งค่าตั้งแต่ 60% ถึง 100% จะใช้ไฟของโฟโตเซลล์ด้านซ้ายเป็นหลัก โดยที่โฟโต้เซลล์ด้านขวามืด ตั้งแต่ 40% ถึง 60% โฟโต้เซลล์ทั้งสองนั้นจะส่องแสง เมื่อสัญญาณควบคุมมอเตอร์ที่ส่งไปยังมอเตอร์อีกตัวเท่ากับ +5 โวลต์ มอเตอร์จะหมุนไปข้างหน้า หากสัญญาณควบคุมเท่ากับ 0 โวลต์ มอเตอร์จะหมุนกลับทิศทาง

เมื่อโฟโตเซลล์ทั้งสองสว่างเท่า ๆ กันมอเตอร์ทั้งสองจะหมุนไปในทิศทางไปข้างหน้า ทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ตรงไป เมื่อโพเทนชิโอมิเตอร์อยู่ระหว่าง 0% และ 40% มอเตอร์ด้านซ้ายจะหมุนไปข้างหน้า และมอเตอร์ด้านขวาหมุนย้อนกลับ ทำให้หุ่นยนต์เลี้ยวขวา ในขณะที่ตั้งแต่ 60% ถึง 100% มอเตอร์ด้านขวาหมุนไปข้างหน้า มอเตอร์ขวาหมุนกลับ และหุ่นยนต์จะเลี้ยวซ้าย

ระดับอ้างอิงของตัวเปรียบเทียบสัญญาณได้รับจากตัวแบ่งแรงดัน โดยตั้งไว้ที่ 2 โวลต์ (โพเทนชิโอมิเตอร์ 40%) สำหรับตัวควบคุมขวา และ 3 โวลต์ (โพเทนชิโอมิเตอร์ 60%) สำหรับตัวควบคุมซ้าย

วงจรกําเนิดสัญญาณแบบผ่อนคลาย

การใช้สัญญาณป้อนกลับค่าบวกและค่าลบ สามารถตั้งค่าตัวเปรียบเทียบสัญญาณเป็นวงจรกำเนิดสัญญาณแบบผ่อนคลาย (รูปที่ 6)

รูปที่ 6: โดยการเพิ่มตัวเก็บประจุให้กับสัญญาณขาเข้าขาหนึ่งและการใช้สัญญาณป้อนกลับให้กับตัวเก็บประจุนั้นจะสร้างวงจรกําเนิดสัญญาณแบบผ่อนคลาย (แหล่งที่มาภาพ: DigiKey)

วงจรกําเนิดสัญญาณแบบผ่อนคลาย (หรือเรียกว่าวงจรอะสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร์) สามารถสร้างสัญญาณขากลับคลื่นรูปสี่เหลี่ยมโดยใช้วงจรที่แสดงในรูปที่ 6 ความถี่ของวงจรกําเนิดสัญญาณกำหนดโดยเวลาคงที่ของตัวต้านทาน-ตัวเก็บประจุ R1 และ C1 เมื่อ C1 ปล่อยออกมาในตอนแรก (0 โวลต์) แรงดันไฟฟ้าขาเข้าแบบกลับเฟสได้จะต่ำกว่าแรงดันอ้างอิงของสัญญาณขาเข้าแบบไม่กลับเฟส สัญญาณขาออกมีแรงดันถึง 5 โวลต์ ตัวเก็บประจุ C1 เก็บประจุผ่าน R1 ถึงแรงดันอ้างอิง ณ เวลาแรงดันสัญญาณขาออกลดลงไปถึง 0 โวลต์ C1 คายประจุผ่าน R1 จนกระทั่งแรงดันตกลงถึงแรงดันอ้างอิงและจะวนกลับไปอีกครั้ง แรงดันอ้างอิงมีสัญญาณป้อนกลับฮีสเทอรีซีส (บวก) เพิ่มเข้าไป เมื่อแรงดันสัญญาณขาออกเท่ากับ 0 โวลต์ แรงดันอ้างอิงเท่ากับ 2.5 โวลต์ เมื่อแรงดันสัญญาณขาออกเท่ากับ 5 โวลต์ แรงดันอ้างอิงเพิ่มขึ้นประมาณ 1.7 โวลต์ ทำให้แรงดันสูงถึง 4.2 โวลต์ การตอบสนองแบบชั่วขณะดังที่แสดงในกราฟที่แสดงให้เห็นถึงสัญญาณแรงดันรูปคลื่นของสัญญาณขาออก (Vo) และแรงดันตัวเก็บประจุ (Vc)

ความถี่วงจรกําเนิดสัญญาณสูงสุดจำกัดโดยความหน่วงของการแพร่กระจายสัญญาณของตัวเปรียบเทียบสัญญาณ ในกรณีนี้ใช้ TLV3201 จาก Texas Instruments ที่มีความหน่วงของการแพร่กระจายสัญญาณ 40 ns เพื่อสร้างวงจรกำเนิดสัญญาณ 10 MHz ความถี่นี้มีความใกล้เคียงกับความถี่สูงสุดของวงจรเปรียบเทียบสัญญาณ

การปรับปรุงและการกู้คืนสัญญาณนาฬิกา

สัญญาณนาฬิกาส่งผ่านแผงวงจรแบ็คเพลน และสายเคเบิลมีปัญหาการเสื่อมสภาพเนื่องจากการจำกัดแบนวิธ การรบกวนแบบสอดแทรกต่อสัญลักษณ์ (ISI) สัญญาณรบกวน การสะท้อนสัญญาณ และสัญญาณแทรกข้าม วงจรเปรียบเทียบสัญญาณสามารถใช้กับการกู้คืนสัญญาณนาฬิกาและปรับปรุงให้อยู่ในรูปแบบที่ชัดเจนยิ่งขึ้น (รูปที่ 7)

รูปที่ 7: ตัวเปรียบเทียบสัญญาณพร้อมความหน่วงการแพร่สัญญาณ 7 ns โดยใช้ฮีสเทอรีซีสภายในกู้คืนสัญญาณนาฬิกา 20 MHz (แหล่งที่มาภาพ: DigiKey)

ในการใช้งานประเภทนี้ ความหน่วงของการแพร่กระจายนั้นมีความจำเป็นยิ่งขึ้นไปอีก ความถี่สูงสุดที่ตัวเปรียบเทียบสัญญาณสามารถติดตามได้เป็นฟังก์ชันของความหน่วงของการแพร่กระจายสัญญาณและเวลาเปลี่ยนแปลงสัญญาณขาออก:

สมการที่ 1

เมื่อ: f_MAX คือ ความถี่ในการสลับสูงสุด

t_Rise คือ ช่วงเวลาขาขึ้นของสัญญาณขาออก

t_Fall คือ ช่วงเวลาขาลงของสัญญาณขาออก

t_{PD LH} คือ ความหน่วงของการแพร่สัญญาณจากต่ำไปสูง

t_{PD HL} คือ ความหน่วงของการแพร่สัญญาณจากสูงไปต่ำ

LMV7219M5X-NOPB จาก Texas Instruments ที่ทำงานด้วยแรงดัน 5 โวลต์มีช่วงเวลาขาขึ้น 1.3 ns ช่วงเวลาขาลง 1.25 ns และความหน่วงของการแพร่สัญญาณทั่วไป 7 ns สำหรับทิศทางการเปลี่ยนแปลงทั้งสอง และมีความถี่ในการสลับสูงสุด 60.4 MHz แม้จะมีแหล่งจ่ายไฟ 2.7 โวลต์และความหน่วงของการแพร่สัญญาณและเวลาเปลี่ยนแปลงที่มากกว่า อัตราการสลับสูงสุดของตัวเปรียบเทียบสัญญาณนี้ก็มีค่าประมาณ 35 MHz ซึ่งเกินพอสำหรับสัญญาณนาฬิกา 20 MHz นี้

นอกจากความหน่วงของการแพร่สัญญาณที่มีค่าต่ำมากแล้ว LMV7219 ยังประกอบด้วยวงจรขยายสัญญาณขาออกแบบ Rail-to-Rail Push-Pull ซึ่งหมายถึงช่วงเวลาขาขึ้นและขาลงที่สั้นและสม่ำเสมอ นอกจากนั้นยังมีฮีสเทอรีซีสภายใน 7.5 mV เพื่อลดผลกระทบจากสัญญาณรบกวน

บทสรุป

ในการเชื่อมต่อโลกอนาล็อกและดิจิตอล ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคือเครื่องมือที่มีประโยชน์อย่างยิ่ง ไม่ว่าจะเป็นระดับสัญญาณและช่วงที่กำหนดสำหรับ IIoT, AI หรือ ML ในอนาคต หรือสำหรับการตรวจจับค่าว่าง การกู้คืนสัญญาณนาฬิกา หรือวงจรกำเนิดสัญญาณ