Курс СТУ_Заочники_Никитин / КурсСТУ-5-КомпараторНапр_Ник_130129
.docxЮ.А. Никитин
Курс СТУ
Тема 5
Компаратор на ОУ
Компараторы напряжения на ОУ используют, наряду со специализированными микросхемами компараторов, для сравнения входных сигналов. В стандартных компараторах сигнал на выходе может принимать два значения, соответствующих логическому нулю или логической единице в выбранном элементном базисе (ЭСЛ, ТТЛ, КМОП). В ряде применений в качестве компаратора возможно и целесообразно применять ОУ – рис.5.1.
Компараторы на ОУ без обратной связи
а) б)
Рис.5.1
На рис.5.1а входное сопротивление компаратора по входу V1 равно R1, а по входу V2 – R2. Резистор R3 = R1 || R2. Сигналы на входах должны быть разнополярными, чтобы токи вычитались. Если |V1| > |V2|, то UВЫХ = UПИТ+, в противном случае UВЫХ = UПИТ–. Поскольку неинвертирующий вход подсоединен к земле, синфазная составляющая отсутствует. Компаратор на рис.5.1б требует меньшего обвеса. При |V3| > |V4| UВЫХ = UПИТ+. Серьезным недостатком компараторов на рис.5.1 является наличие «дребезга» на выходе при близких значениях входных сигналов. Для уменьшения «дребезга» вводят гистерезис – рис.5.2.
Этот эффект достигается с помощью положительной ОС. Резисторы R3 и R2 в схеме рис.5.2а и резисторы R7 и R6 в схеме рис.5.2б обеспечивают две точки переключения ОУ; уровень переключения компаратора из положения с отрицательной полярностью на выходе в положение с положительной полярностью на выходе
Компараторы на ОУ с гистерезисом
а) б)
Рис.5.2
уровень переключения компаратора из положения с положительной полярностью на выходе в положение с отрицательной полярностью на выходе
и ширина петли гистерезиса
– рис.5.3.
На рис. 5.4 показаны две схемы компарирования, в верхней – компаратор без цепей ПОС, т.е. без гистерезиса, а в нижней с ПОС посредством резисторов R9, R10. Входной сигнал моделируется тремя источниками, из которых два имитируют помехи на входе.
Рис.5.4
На рис. 5.5 показан результат моделирования. В схеме без гистерезиса
Рис.5.5
наблюдается «дребезг» фронтов и спадов формируемых импульсов, в схеме с гистерезисом дребезг отсутствует. На таком же принципе работает и триггер Шмитта, с помощью которого формируют импульсы в цифровых схемах.