4.2.3. Компаратор на операционном усилителе

Компаратором называется устройство, предназначенное для сравнения двух сигналов. В компараторах изменение выходного напряжения происходит при изменении знака разности двух сравниваемых напряжений (или токов).

Передаточная характеристика ОУ без обратных связей (рис.4.8,а) в области активной работы ОУ при U_ВХ≈U₀ имеет резкий излом (рис.4.8,б).

Рис.4.8. ОУ без обратных связей (а), передаточная характеристика ОУ (б)

Приращение входного напряжения ΔU_ВХ, вызывающее изменение выходного напряжения от U^-_ВЫХ до U⁺_ВЫХ, может быть найдено из соотношения

.

Величина ΔU_ВХ обычно не превосходит 2мВ и определяет точность сравнения.

4.2.4. Глин на оу

Поскольку неинвертирующий вход заземлен, то приложенное входное напряжение прикладывается на R₂. И ток через него будет I=U_ВХ/R₂. Т.к. входное сопротивление ОУ велико, то весь ток I будет проходить через конденсатор С.

Из ТОЭ известно, что или .

.

Рис.4.9. Схема ГЛИН на ОУ (а) и временные диаграммы его работы (б)

При выборе элементов схемы принимаем, что RC=1 (R=1Мом, С=1мкФ). Тогда , т.е. по линейному закону.

Выходное напряжение представляет собой усиленное напряжение на конденсаторе. Напряжение на конденсаторе должно быть выбрано U_Cmax=0,3÷1В, т.е. минимальным, чтобы исключить влияние разброса параметров резисторов на коэффициент нелинейности формируемого напряжения.

4.3. Логические схемы

С точки зрения алгебры логики всякое простое высказывание может иметь два состояния – быть истинным или ложным. Истинному состоянию соответствует «1». Ложному состоянию соответствует «0».

Истинность сложных высказываний находится в определенной зависимости от истинности или ложности простых высказываний. Эта зависимость описывается алгеброй логики.

Аппарат алгебры логики широко применяется в ЭВМ. При этом входные и выходные переменные могут иметь различную физическую природу, но принимают лишь два значения: 0 и 1. Величина, принимающая два значения, называемые двоичной переменной.

Функции, зависящие от одной или нескольких двоичных переменных называются переключательными.

Чаще всего в алгебре логики используют следующие нижеперечисленные переключательные функции.

4.3.1. Коньюнкция:  – логическое умножение F=xy (операция «И»)

На выходе F имеется сигнал «1», тогда и только тогда, когда «1» равны обе входные переменые x, y (рис.4.10).

Сложное высказывание истинно, когда истинны оба простых и ложно, когда ложно хотя бы одно простое. Следовательно «0» на выходе тогда, когда «0» хотя бы на одном из входов.

Таблица 4.1

X	Y	F
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Рис.4.10. Таблица истинности, условное графическое обозначение (УГО) логического умножения и реализация на релейно-контакторных схемах (РКС)

4.3.2. Дизъюнкции: V – логическое сложение F=x+y (операция «ИЛИ»)

На выходе F имеется сигнал «1», когда хотя бы одна из входных переменных равна «1», и сигнал «0», если обе входные переменные x и y равны «0» (рис.4.11).

Сложное высказывание истинно, когда истинно хотя бы одно из простых, и ложно, если оба простых высказываний ложны.

Таблица 4.2

X	Y	F
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Рис.4.11. Таблица истинности, УГО логического сложения и реализация на РКС

4 .3.3. Инверсии: логическое отрицание F=x (операция «НЕ»)

На выходе F получается сигнал «1» тогда, когда «0» равна входная переменная и наоборот (рис.4.12).

Таблица 4.3

X	F
0	1
1	0

Рис.4.12. Таблица истинности, УГО логического отрицания и реализация на РКС

4 .3.4. Стрелка Пирса: F=x+y (операция «ИЛИ - НЕ»)

Сложное высказывание истинно, когда ложны два простых и ложно, когда истинно хотя бы одно простое (рис.4.13).

Т аблица 4.4

X	Y	F
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

Рис.4.13. Таблица истинности, УГО стрелки Пирса и реализация на РКС

4 .3.5. Штрих Шеффера: F=xy (операция «И - НЕ»)

Сложное высказывание ложно, когда истинны оба простых, и истинно, если ложно хотя бы одно простое (рис.4.14).