36. Применение компаратора

Несколько реже применяются компараторы на основе логических элементов, охваченных обратной связью (см., например, триггер Шмитта — не компаратор по своей природе, но устройство с очень схожей областью применения). Компараторы, построенные на двух дифференциальных усилителях, можно условно разделить на двухвходовые и трёхвходовые. Двухвходовые компараторы применяются в тех случаях, когда сигнал изменяется достаточно быстро (не вызывает дребезга), и на выходе генерируют один из потенциалов, которыми запитаны операционные усилители (как правило — +5В или 0). Трёхвходовые компараторы имеют более широкую область применения и обладают двумя опорными потенциалами, за счёт чего их вольт-амперная характеристика может представлять собой прямоугольную петлю гистерезиса.

37. Схемы включения компаратора

38.Генераторы электрических сигналов. Общие сведения, классификация, условие возбуждения.

Генератор сигналов — это устройство, позволяющее получать сигнал определённой природы (электрический, акустический или другой), имеющий заданные характеристики (форму, энергетические или статистические характеристики и т. д.). Генераторы широко используются для преобразования сигналов, для измерений и в других областях. Состоит из источника (устройства с самовозбуждением, например усилителя охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра)

По форме выходного сигнала:

1 Синусоидальных, гармонических колебаний (сигналов) (генератор Мейснера, генератор Хартли (индуктивная трёхточка), генератор Колпитца (ёмкостная трёхточка) и др.)[1]

2 Прямоугольных импульсов — мультивибраторы, тактовые генераторы

3 Функциональный генератор — прямоугольных, треугольных и синусоидальных импульсов

4 Генератор шума

Существуют также генераторы более сложных сигналов, таких, как телевизионная испытательная таблица

По частотному диапазону:

Низкочастотные

Высокочастотные

По принципу работы:

Стабилизированные кварцевым резонатором — Генератор Пирса

Блокинг-генераторы

LC-генераторы

RC-генераторы[2][3]

Генераторы на туннельных диодах

По назначению:

Генератор тактовых импульсов

Генератор (производитель) гармонических колебаний представляет собой усилитель с положительной обратной связью. Усилитель с отрицательной обратной связью является дискриминатором (подавителем,активным фильтром). Усилитель генератора может быть как однокаскадным, так и многокаскадным.

Цепи положительной обратной связи выполняют две функции: сдвиг сигнала по фазе для получения петлевого сдвига близкого к n*2π и фильтра, пропускающего нужную частоту. Функции сдвига фазы и фильтра могут быть распределены на две составные части генератора — на усилитель и на цепи положительной обратной связи или целиком возложены на цепи положительной обратной связи. В цепи положительной обратной связи могут стоять усилители.

Необходимыми условиями для возникновения гармонических незатухающих колебаний являются:

1. петлевой сдвиг фазы равный n*360°±90°,

2. петлевое усиление >1,

3. рабочая точка усилительного каскада в середине диапазона входных значений.

Необходимость третьего условия.

Петлевой сдвиг фазы и в триггере и в генераторе равен около 360°. Петлевое усиление в триггере почти вдвое больше, чем в генераторе, но триггер не генерирует, так как рабочие точки каскадов в триггере смещены на края диапазона входных значений и эти состояния в триггере устойчивы, а состояние со средней величиной входных значений — неустойчиво. Такой характеристикой обладает компаратор.

В гармоническом генераторе среднее состояние устойчивое, а отклонения от среднего состояния неустойчивые.

39. LC-генераторы гармонических сигналов.

Наиболее простой способ генерации синусоидальных колебаний состоит в компенсации затухания колебательного LCконтура с помощью усилителя.

Для вычисления напряжения обратной связи применим правило узлов закона Кирхгофа к точке 1 и получим

При U2 = АU1 получаем соотношение:

Формула представляет собой дифференциальное уравнение затухающих

колебаний. Заменяя коэффициенты

переходим к классической форме дифференциального уравнения:

Уравнение имеет следующее решение:

Можно рассмотреть три случая:

• γ > 0, то есть A < 1.

Амплитуда выходного переменного напряжения уменьшается по экспоненте: имеют место затухающие колебания;

• γ = 0, то есть A = 1.

Имеют место синусоидальные колебания с частотой и постоянной амплитудой, то есть незатухающие колебания;

• γ < 0, то есть A > 1.

Амплитуда выходного переменного напряжения возрастает по экспоненте.

Уравнение определяет необходимое условие существования колебаний. Теперь можно уточнить этот результат: для A = 1 получаем синусоидальное выходное напряжение с постоянной амплитудой и частотой: