22. Компараторы напряжения.

Аналоговые компараторы напряжения предназначены для определения момента равенства двух напряжений и выработки цифровых выходных сигналов 0 или 1 в зависимости от знака разности сравниваемых сигналов. Компаратор представляет собой одноразрядный аналого-цифровой преобразователь.

Временные диаграммы работы компаратора без гистерезиса и с гистерезисом

Компараторы характеризуются следующими статическими параметрами.

1. Пороговая чувствительность – минимальный разностный сигнал, который можно обнаружить компаратором и зафиксировать на выходе как логический сигнал. 2. Напряжение смещения Е_СМ – определяет смещение передаточной характеристики компаратора относительно идеального положения (рис.14.1, а). Для коррекции этого смещения используют балансировку. 3. Входные токи I⁺_ВХ и I^-_ВХ – токи, протекающие через входные выводы компараторов. 4. Разность входных токов ΔI_ВХ = I⁺_ВХ – I^-_ВХ – токи, протекающие через закороченные входы. 5. Напряжение гистерезиса U_Г – разность входных напряжений, вызывающих срабатывание компаратора при увеличении или уменьшении входного напряжения.

6. Коэффициент ослабления синфазного сигнала К_ОСС – отношение синфазного сигнала U_СФ к дифференциальному сигналу ΔU_ВХ, вызывающему срабатывание компаратора К_ОСС = 20lg(U_СФ / ΔU_ВХ). 7. Входное сопротивление – полное входное сопротивление для малого разностного сигнала.

8. Выходные логические уровни – напряжения логического 0 и 1 на выходе. Основным динамическим параметром компаратора, определяющим его быстродействие, является время задержки распространения t _ЗД.Р. скачкообразного входного сигнала или время переключения компаратора (рис). Это время отсчитывают от момента подачи скачкообразного входного сигнала до момента установления на выходе логического 0 или 1.

Простейшие компараторы на операционных усилителях:

Триггер Шмитта функционально является компаратором, уровни включения и выключения которого не совпадают, как у обычного компаратора, а различаются на величину, называемую гистерезисом переключения U_Г.

Инвертирующий триггер Шмита

При повышении входного напряжения U_ВХ, величина выходного напряжения U_ВЫХ сначала не меняется. Но как только U_ВХ достигает значения U_Нмакс, выходное напряжение начинает падать, а вместе с ним снижается и потенциал на неинвертирующем входе U_Н. Благодаря действию этой положительной обратной связи U_ВЫХ скачком падает до величины U_ВЫХмин, а потенциал U_Н будет достаточно большой отрицательной величиной, и достигнутое состояние – стабильным. Теперь выходное напряжение изменится опять до значения U_{ВЫХмакс} только тогда, когда входное напряжение U_ВХ достигнет значения U_Нмакс.

21. Применение оу.

Правила использования усилителя на ОУ: 1. В усилителе должна быть обязательно обратная связь. 2. В усилителе должна быть ООС по пост. Току. 3. Входы ОУ токов не потребляют. Rвх=10^6…10^17 Ом. 4. ООС делает разницу напряжения между входами равной.

1. Инвертирующий усилитель:

2. Неинвертирующий усилитель:

Повторитель (буфер):

Усилитель переменного тока на ОУ:

3. Интеграторы:

4. Дифференциатор на ОУ