Вопрос 46: Триггер Шмидта

Если на входе 1, сигнал больше, чем на входе 2, становится в 1.

Триггером Шмидта называются триггеры с эммитерной связью.

Используется как пороговое устройство, реагирующее на определенный уровень входного сигнала. На его основе – различители (дискриминаторы) амплитуды, формирователи прямоугольных импульсов из синусоидального сигнала.

Обычно в такой схеме коллектор одного из плеч не связан с другими эммитерами. Такой триггер перебрасывается из одного состояния в другое при определенном значении входного напряжения и находится в нем до тех пор. Пока входное напряжение не станет ниже другого определенного значения. Т.о., между напряжением срабатыванием и напряжением отпускания имеется гистерезис.

VT1 насыщен (заперт), следовательно, течет большой ток, тогда VT2 открыт, U_кэ близко к 0. Ток I_к2 создает на R_э падение напряжения U_Rэ. Если |U_Rэ| > |U_R4|, то VT1. При подаче U_вх ≥ U_{срабатывания} = U _{эб насыщения}, транзистор VT1 откроется. После открытия возрастет ток I_к1 и частично разветвляется в цепь базы. VT2 выходит из насыщения, боа транзистора выходят из насыщения в активную область. Т.к. С₁R₁ – ПОС, то протекает регенеративный лавинно-образный процесс. Следовательно, VT1 открылся, VT2 заперт. Дальнейшее увеличение не меняет состояния, только увеличивает степень насыщения. Если уменьшить входное напряжение, то обратное опрокидывание не в точке U_{срабатывания}, а в точке U_{отпускания}. Параметры схемы выбирают так, чтобы

Падение напряжения U_Rэ при насыщении VT2 будет больше, и это создаст большой ток. Этим и объясняется, что . Выпускаются и как самостоятельные ИМС, а гистерезис указывается в технических характеристиках.

Вопрос 47: Преобразователь напряжения прямоугольной формы на оу. Компараторы напряже­ния (схемы сравнения).

Формирователи напряжения прямоугольной формы на ОУ

Такая схема имеет характеристику, аналогичную триггерам Шмидта.

Характеристика:

• повышенная стабильность уровней срабатывания

• лучшие нагрузочные характеристики

Это позволяет их использовать в качестве схем сравнения (компараторов).

E₀ определяет уровень срабатывания сигналов. Если E₀ = 0, то схема превратиться в триггер Шмидта, т.е. срабатывает по собственному порогу.

Из теории ОС известно, что усилитель, охваченный ОС, переходит в автогенераторный режим (регенеративное устройство) при условии, что , т.е.

Значение U⁺_{вых max} определяется типом ОУ и Е_пит. Выходное напряжение начнет изменяться в том случае, если между его входами будет разность напряжения . ОУ выходит из насыщения, и начинается регенеративный процесс. В результате регенерации выходное напряжение будет в насыщении, но в минусе . Как только , усилитель выходит из насыщения, выходное напряжение начинает уменьшаться, напряжение на инвертирующем входе уменьшается, уменьшается между входами и уменьшается выходное напряжение. Когда переходит нулевое значение, меняется полярность разности потенциалов, по модулю увеличивается, насыщение противоположной полярности. Это устойчивое состояние . Если уменьшить входное напряжение, то оно пока будет постоянным, нужно приложить дифференциальный сигнал: . Обратный процесс у U_вх2. Разные U_вх1 и U_вх2 говорит о наличии гистерезиса. Если выберем , то гистерезис будет отсутствовать. Если , то его можно рассчитать: .Выбором R₂ и R₃ регулируем гистерезис. Е₀ меняет положение петли. Не меняя самой ширины гистерезиса. Ширина зависит от уровня ОС. Нестабильность приводит к изменению ширины гистерезиса. Поэтому эта схема дополняется стабилизатором.

Чтобы выходной сигнал был лучше и имел боле крутые фронты, не следует допускать насыщения. Вводят нелинейную ООС.

Компараторы напряжения

Компаратор – это устройство для сравнения между собой двух или нескольких сигналов.

В компараторе с релейной передаточной характеристикой имеется цепь с ПОС, и они реализуются с помощью триггеров Шмидта, поэтому у них есть гистерезис. С одной стороны, это хорошо, т.к. после изменения U_{вых к} шума на входе, если их значения меньше, чем ширина петли гистерезиса, не могут изменить состояние ОУ, повышается помехоустойчивость. Но с другой стороны, это приводит к неоднозначности определения момента t. Когда U₁ = U₂. Компаратор напряжения с нелинейной передаточной характеристикой (последний график) выполняют на основе ОУ, имеющего высокий коэффициент усиления, а так же с использованием специальных ИМС. Он не охвачен цепью ОС. Это позволяет увеличить скорость перехода и повысить точность сравнения. Такие компараторы строятся для однополярных и разнополярных напряжений.

Интегральный компаратор выполняется в виде ИМС. Имеют согласованность с ТТЛ - логикой.

Серия 521СА

t_зад. = 10÷100 нс

Применяются в ЦАП, устройствах контроля, системах автоматического управления, автогенераторах различного назначения.