Education of the republic of uzbekistan tashkent state technical university named after islam karimov

ELECTRICAL AND COMPUTER 
ENGINEERING 
UDC.621.385 
 
CALCULATION AND DEVELOPMENT OF THE DIGITAL COMPARATOR 
O. O. Zaripov*, N. Sh. Aminov 
Tashkent State Technical University named after Islam Karimov, 
100095, Tashkent, Uzbekistan 
Abstract: 
The article shows the need to develop a digital comparator. The work of the 
successive approximation ADC, which is most often used when converting an analogue signal 
into a digital code, is considered. The total time of one conversion of an m-bit ADC of the type 
under consideration consists mainly of the time required to carry out m successive 
approximations, therefore, the correct choice of the time of one approximation (iteration) is the 
main moment that determines the speed of such ADCs. The maximum input signal is 10 V in the 
ADC, which corresponds to a quantization step of about 5 mV. The maximum settling times of 
the DAC and OA at large input voltages of the order of 
𝑈
𝑖𝑛𝑚𝑎𝑥
/ 2
, which occur at the first 
iteration, are 0.3 and 1.5 μs, respectively.
 
As follows from the examples considered earlier, for the comparator not to introduce 
significant additional noise, it must have a sensitivity of at least 0.1 quantization step, which 
corresponds to 0.5 mV for a given ADC. The typical sensitivity of the 521CA2 comparator is 
approximately 3 mV, and with an overexcitation voltage of 0.5 mV, it cannot work. This means 
that this comparator introduces an error of about one quantization step and the least 
significant bit of such an ADC is simply not implemented due to its limited sensitivity. It can be 
seen from the characteristics of the comparator that an overexcitation voltage of 5 mV 
corresponds to a turn-on time of the order of 0.2 μs. Thus, the time of one iteration for the 
considered ADC is determined mainly by the op-amp and is t_and
≅
2 μs, hence the total 
conversion time of the ADC is 20 μs.
 
Research and it is shown that when using a digital comparator, the error is significantly 
reduced and the processing speed of the useful signal increases. A schematic diagram of a 
digital comparator based on a 4516 microcircuit has been developed and obtained. 
Keywords: 
an analog signal, a digital code, a logic element, an analog-to-digital converter, а 
digital-to-analog converter, approximation, iteration, a comparator, overexcitation, an 
overexcitation voltage, conversion time, operational amplifier, a resistor, a diode, a 
capacitance, a register