28 Триггер Шмитта.

Простейшая схема компаратора на основе ОУ приведена на рисунке 18, а. На инвертирующий вход ОУ поступает входное напряжение, а на неинвертирующий вход подается опорное напряжение, снимаемое с делителя R₁, R₂. Таким образом, ОУ охвачен ПОС по неивертирующему входу, и выходное напряжение скачком изменяет свою полярность при сравнении входного и опорного напряжений.

Принцип действия компаратора рассмотрим с помощью передаточной характеристики (рисунок 18, б).

Рисунок 18 – Триггер Шмитта и его характеристики

Пусть выходное напряжение U_вх=0, а выходное – U_вых=U⁺_m (точка 1 на рисунке 18, б). Напряжение на неинвертирующем входе при этом будет: U_н=U⁺_m, (16)

где =R₁/(R₁+R₂) – коэффициент передачи ПОС.

Если входное напряжение больше нуля и увеличивается, то при сравнении его амплитуды с опорным, равным напряжению срабатывания U_ср=U⁺_m, компаратор переключается. При этом происходит скачкообразное изменение выходного напряжения со значения U⁺_m на значение U^–_m (переход от точки 2 к точке 3).

Таким образом, передаточная характеристика данного компаратора имеет вид петли гистерезиса. Такой компаратор обладает триггерным (переключающим) эффектом, и его называют триггером Шмитта. Сумма напряжений срабатывания и отпускания: U_г=U_ср+U_отп=2U_m является напряжением гистерезиса. Оно вводится для повышения помехоустойчивости, что позволяет устранить «дребезг» триггера, т. е. случайное его переключение напряжением помех при отсутствии входного сигнала.

Пусть в момент времени t=0 напряжение на выходе компаратора U_вых=U⁺_m. В таком состоянии компаратор будет находится пока амплитуда входного напряжения U_вх<U_ср. В момент времени t=t₁ входное напряжение станет U_вх=U_ср, и компаратор переключится. При этом выходное напряжение U_вых скачком изменится со значения U⁺_m до значения U^–_m. В момент времени t=t₂ входное напряжение станет равным U_отп, и произойдет новое переключение компаратора.

Триггеры Шмитта широко применяются для преобразования медленно изменяющихся во времени сигналов в сигналы четкой формы с резкими фронтами (например, для восста6новления формы прямоугольных импульсов).

29+46 Оптоэлектронные приборы.

Работа различных полупроводнико­вых приемников излучения (фоторезисто­ры, фотодиоды, фототранзисторы, фото­тиристоры) основана на использовании внутреннего фотоэффекта, который со­стоит в том, что под действием излу­чения в полупроводниках происходит генерация пар носителей заряда — электронов и дырок. Эти дополнительные носители увеличивают электрическую проводимость. Такая добавочная прово­димость, обусловленная действием фото­нов, получила название фотопроводимо­сти. У металлов явление фотопрово­димости практически отсутствует, так как у них концентрация электронов про­водимости огромна (примерно 10²² см"³) и не может заметно увеличиться под действием излучения. В некоторых при­борах за счет фотогенерации электронов и дырок возникает ЭДС, которую при­нято называть фото-ЭДС, и тогда эти приборы работают как источники тока. А в результате рекомбинации электро­нов и дырок в полупроводниках обра­зуются фотоны, и при некоторых усло­виях полупроводниковые приборы могут работать в качестве источников излуче­ния.

Оптрон это полупроводниковый прибор, в котором конструктивно объеденены источник и приемник излучения, имеющие между собой оптическую связь. В источнике излучения эл. сигналы преобразуются в световые, которые воздействуют на фотоприемник и создают в нем снова эл. сигналы.

Фоторезистор представляет собой полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется под действием излучения.

Фотодиоды представляют собой по­лупроводниковые диоды, в которых ис­пользуется внутренний фотоэффект. Световой поток управляет обратным током фотодиодов. Под воздействием света на электронно-дырочный переход и прилегающие к нему области происхо­дит генерация пар носителей заряда, проводимость диода возрастает и обрат­ный ток увеличивается. Такой режим работы называется фотодиодным.

Биполярный фототранзистор представляет собой обычный транзистор, но в корпусе его сделало прозрачное «окно», через кото­рое световой поток может воздейство­вать на область базы. Фотоны вызывают в базе генерацию пар носителей заряда — электронов и дырок. Они диффундируют к коллектор­ному переходу, в котором происходит их разделение так же, как и в фото­диоде. Дырки под действием поля кол­лекторного перехода идут из базы в кол­лектор и увеличивают ток коллектора. А электроны остаются в базе и повы­шают прямое напряжение эмиттерного перехода, что усиливает инжекцию дырок в этом переходе в этом переходе. За счет этого дополнительно увеличивается ток кол­лектора.

Тиристорные четырехслойные струк­туры р — п-р-п (рис.) могут уп­равляться световым потоком, подобно тому как триодные тиристоры управля­ются напряжением, подаваемым на один из эмиттерных переходов.