11.2.3 Триггер Шмитта на оу

Если в операционном усилителе ввести положительную обратную связь (ПОС) (рисунок 11.3а), то коэффициент усиления увеличится, соответственно, уменьшится пороговое напряжение и время переключения ОУ из одного состояния в другое. Кроме того, такая схема приобретает новые свойства.

а б

Рисунок 11.3 – Триггер Шмитта на ОУ

При входном отрицательном напряжении (на инвертирующем входе) меньше порогового выходное напряжение будет равно +U_{вых max}. Напряжение на прямом входе ОУ определяется воздействием двух напряжений – эталонного (U_o) и U_вых. Величину этого напряжения можно найти из соотношения:

(11.3)

При U_вх  U_п1, U_вых начнет уменьшаться, что вызовет уменьшение U_п1, это вызывает дополнительное уменьшение U_вых и т.д., т.е. развивается лавинообразный процесс, который завершится в момент, когда выходное напряжение станет равным – U_{вых max.} При U_вых = - U_{вых max} напряжение на прямом входе будет равно:

(11.4)

При U_вх > U_п2 напряжение на выходе будет равно –U_{вых max}. При уменьшении U_вх до величины U_п2 произойдет обратное переключение ОУ. Таким образом, передаточная характеристика триггера Шмитта будет иметь вид, представленный на рисунке 11.3б. Ширина петли гистерезиса определяется соотношением:

и зависит от величины U_{вых max} и соотношений сопротивлений R1 и R2. положение характеристики на оси входных напряжений определяется величиной U₀. Триггер Шмитта используется в схемах формирователей импульсов, устройствах автоматического регулирования процессов. Релейная характеристика с гистерезисом позволяет реализовать схемы с зоной нечувствительности, устранить «дребезг» контактов автоматических регуляторов.

11.2.4 Формирователь импульсов и преобразователь напряжение - длительность импульса на оу

Если на один из входов компаратора подать синусоидальное, а на второй постоянное (опорное) напряжение, то он будет работать в качестве формирователя импульсов (рисунок 11.4а).

а б в

Рисунок 11.4 – Преобразователь напряжения – длительность импульса

В течение времени, когда , на выходе сигнал равен + U_{вых max}, в момент времени, когда , ОУ изменит свое состояние и напряжение на выходе будет равно –U_{вых max}. Таким образом, из синусоидального напряжения формируется прямоугольное, в зависимости от величины опорного напряжения соотношение между длительностью импульса (_и) и длительностью паузы (_п) будет изменяться. В частном случае, когда необходимо получить последовательность импульсов _и = _п (меандр), опорное напряжение должно быть равно нулю.

Возможность получения импульсов различной длительности при изменении напряжений на входах используется в функциональных преобразователях типа «напряжение – длительность импульсов». В этом случае на один из входов подается напряжение, которое необходимо преобразовать, а на второй вход напряжение, амплитуда которого изменяется в соответствии с законом преобразования. Например, если необходимо, чтобы зависимость между _и и напряжением была прямо пропорциональной, то на второй вход подается линейно изменяющееся (пилообразное) напряжение (рисунок 11.4в), то есть в этом случае реализуется преобразование _и = к ^. U_вх1.

Если необходимо, чтобы  = К ^. sinU_вх, то на второй вход подается синусоидальное напряжение (рисунок 11.4б).