ФК второго порядка могут быть образованы способом каскадного соединения развязанных друг от друга ФК первого порядка. Для получения регулируемой крутизны ФЧХ необходимо применять ФК второго порядка с использованием в них частотно-селективных цепей второго порядка (полосовых фильтров) с регулируемой добротностью. На рис. 2.22 приведены нули и полюса ФК первого (а) и второго (б) порядков с различными значениями добротности для ФК второго порядка. Чем полюса ближе к мнимой оси Im,

тем добротность ФК выше.

2.6. Компараторы на основе ОУ. Триггер Шмитта

Компаратор – это устройство сравнения. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения значений двух аналоговых сигналов (рис. 2.22, а). Например, если входной анализируемый сигнал это Uin, а опорный сигнал (уровень сравнения) Uref, то выходной сигнал компаратора Uout, представляющий собой логический сигнал и содержащий 1 бит информации, будет определяться по правилу:

Компаратор является одноразрядным аналого-цифровым преобразователем и поэтому часто используется как элемент перехода от аналоговых к цифровым сигналам. В этом случае выходной сигнал компаратора согласуется по уровню и мощности с входами цифровых устройств.

Для идеального ОУ разность входных сигналов │Uin – Uref│= 0 создавала бы неопределенность состояния выхода компаратора. Однако реальный компаратор всегда имеет либо конечный коэффициент усиления (рис. 2.23, б), либо петлю гистерезиса (рис. 2.23, в).

Рис. 2.23: а) компаратор б) его характеристики (при Uref = 0) с конечным коэффициентом усиления в) с гистерезисом, где UG – ширина петли гистерезиса

86

87

каскада или оба этих вывода. В этом случае выходной сигнал в них снимается с «открытого» эмиттера или коллектора, и требуется подключение дополнительного нагрузочного резистора между выходом компаратора и соответствующей шиной питания. Например, при напряжении на шине +5 В к выходу компаратора можно подключать входы ТТЛ, nМОП- и КМОП-логики с напряжением питания 5 В. Для управления КМОП-логикой с другим напряжением питания следует нагрузочный резистор подключить к соответствующему источнику питания используемой цифровой микросхемы.

В качестве компаратора может быть использован обычный операционный усилитель с цепью положительной обратной для обеспечения гистерезиса. Пример такой схемы с резисторами R1 и R2 в цепи ПОС представлен на рис. 2.25, а. Схема компаратора с петлей гистерезиса получила название триггера Шмитта. Выбор той или иной элементной базы определяется параметрами сравниваемых сигналов и функциональными особенностями задачи сравнения.

Рис. 2.25. Компаратор на основе обычного ОУ с ПОС (а); б) схема изучения компаратора в MC12; в) результат моделирования ее работы: входной (кривая 1) и выходной (кривая 2)

сигналы (сверху) и передаточная характеристика – гистерезис (снизу)

88