лабораторные / лабораторная РЕШАЮЩИЕ УСИЛИТЕЛИ / схемотехника лаба3

Минобрнауки России Санкт-петербургский государственный Электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра Систем автоматизированного проектирования

Отчет по лабораторной работе №2

по дисциплине

«Схемотехника» Тема: РЕШАЮЩИЕ УСИЛИТЕЛИ

Санкт-Петербург

2025

Цель работы:

Цель работы состоит в изучении принципов построения и экспериментальном исследовании триггеров Шмитта, аналоговых компараторов и мультивибраторов, выполненных на базе ОУ.

Основные теоретические положения Триггер Шмитта

Схема триггера Шмитта приведена на рис. 4.1, где РИП – регулируемый источник питания, ЦМ – цифровой мультиметр. Триггер Шмитта представляет собой операционный усилитель с цепью положительной

Рассмотрим работу триггера Шмитта, полагая, что ОУ близок к идеальному. Пусть в начальный момент он находится в состоянии с уровнем выходного напряжения (см. рис. 4.2, кривая 1, точка A, вх< 0). В этом

случае напряжения 1 и д положительны, что и поддерживает триггер в данном состоянии.

где обр = 1/(1 + 2) – коэффициент передачи цепи обратной связи.

Если напряжение вх, будет возрастать и превысит напряжение 1, то напряжение д станет отрицательным, при этом триггер Шмитта перейдет в

состояние с уровнем выходного напряжения (см. рис. 4.2, кривая 1, точка В), при этом:

вых = , вх1 = обр > 0, 1 = обр < 0 д < 0, (4.2)

Если теперь начать уменьшать напряжение вх, то, когда оно станет меньше напряжения 1 в выражении (4.2), напряжение д снова станет положительным и триггер Шмитта вернется в исходное состояние (см.

рис. 4.2, кривая 1, точка А), при этом:

Из соотношений (4.2), (4.3) и рис. 3.2 следует, что напряжение

Триггеры Шмитта нашли широкое применение в аналоговых компараторах, мультивибраторах, импульсных стабилизаторах

напряжения и других электронных устройствах.

Результаты измерения

Компьютерное моделирование:

Триггера Шмитта:

В ходе моделирования триггера Шмитта в приложении Multisim была получены осциллограмма входного и выходного напряжений, а также его характеристика

Аналоговый компаратор:

Аналоговыми компараторами называются пороговые устройства,

предназначенные для сравнения двух аналоговых сигналов:

измеряемого и опорного, с выдачей результата сравнения в виде перепада выходного напряжения. При этом различают компараторы с безгистерезисной и гистерезисной характеристиками передачи. Схема гистерезисного аналогового компаратора, реализованного на триггере Шмитта, представлена ниже. Этот компаратор сравнивает измеряемое напряжение Uвх с опорным напряжением Uоп ; при этом оба напряжения должны иметь одинаковую полярность.

Расчеты по измерениям:

Триггер Шмитта:

Верхний порог срабатывания = 0.5 В Нижний порог срабатывания = -0.5 В Ширина гистерезиса = 0.5 - ( -0.5) = 1 В Выходные уровни компаратора = ±14.1 В

Аналоговый компаратор:

Верхний порог срабатывания = 2.72 В Нижний порог срабатывания = 0.28 В Ширина гистерезиса = 2.72 - 0.28 = 2.44 В

Выходные уровни компаратора = 13.5 и -14.1 В

Триггер Шмитта

Нелинейный пороговый элемент с гистерезисом. Имеет два разных порога переключения: верхний и нижний. Благодаря этому входной шум не вызывает ложных переключений.

Отличие от инвертирующих и неинвертирующих решающих усилителей

Решающий усилитель имеет один порог. Триггер Шмитта — два порога.

Врешающем усилителе выход зависит от того, превысил ли вход один фиксированный уровень.

Втриггере Шмитта переключение зависит от того, в каком состоянии он был раньше.

Где используется триггер Шмитта

Формирователи импульсов

Аналого-цифровые преобразователи (входные буферы)

Детекторы перехода через порог

Генераторы (RC-релаксационные)

Аналоговый компаратор

Усилитель с очень большим коэффициентом усиления, сравнивающий два входных напряжения и выдающий логический уровень:

-выход высокий, если + > −

-выход низкий, если + < −.

Когда гистерезисный компаратор становится безгистерезисным

Когда разность между верхним и нижним порогами равна нулю. То есть обратная связь, создающая гистерезис, отсутствует или стремится к нулю.

Различие характеристик передачи

-У триггера Шмитта передаточная характеристика имеет два порога и «петлю гистерезиса». Она замкнута: путь «вверх» и «вниз» разные.

-У гистерезисного компаратора форма похожа, но он работает как компаратор с положительной обратной связью, поэтому петля формируется