МИНОБРНАУКИ России
«Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет «ЛЭТИ»
им. В.И. Ульянова (Ленина)»
кафедра ЭПУ
Лабораторная работа №10
по дисциплине «Аналоговая схемотехника»
«АНАЛОГОВЫЕ КОМПАРАТОРЫ И СХЕМЫ НА ИХ ОСНОВЕ»
Выполнил: __________ _
Преподаватель: __________ Симон В. А.
Санкт-Петербург
2026
Цель: изучить принцип действия аналогового компаратора как компонента, собрать и исследовать схемы сравнения напряжений без гистерезиса и с гистерезисом, собрать и протестировать схему аналогово автомата управления освещением на основе фотодиода, включающую осветительные приборы при снижении уровня естественного освещения.
Исследуемые в работе схемы:
Рисунок 1 – Схема для исследования компараторов без гистерезиса
Рисунок 2 – Схема для исследования компаратора с гистерезисом
Рисунок 3 – Схема автомата включения освещения
Обработка результатов
Компаратор без гистерезиса:
В собранной схеме сняты пороговые напряжения и напряжения включений компараторов:
Таблица 1 – Результаты измерения пороговых напряжений в схеме компараторов без гистерезисов
-
Компаратор DA1
Компаратор DA2
Компаратор DA3
UПОР, В
4.841
0.025
-4.797
UВКЛ, В
5
0
-4.8
Рисунок 4 – Осциллограмма работы схемы шкального индикатора (компаратора без гистерезиса)
Компаратор с гистерезисом:
Рассчитаем теоретические значения напряжения включения и выключения компаратора:
Таблица 2 – Результаты измерения пороговых напряжений в схеме компаратора с гистерезисом
|
Теоретическое значение |
Экспериментальное значение |
UВКЛ, В |
1.736 |
1.5 |
UВЫКЛ, В |
-1.736 |
-1.4 |
Рисунок 5 – Осциллограмма работы схемы компаратора с гистерезисом
Автомат включения:
Результаты измерений пороговых напряжений:
Таблица 3 – Результаты измерения пороговых напряжений в схеме автомата включения освещения
-
UВКЛ, В
1.21
UВЫКЛ, В
-1.17
Рисунок 6 – Осциллограмма работы компаратора в составе автомата освещения (с гистерезисом)
Рисунок 7 – Осциллограмма работы компаратора в составе автомата освещения (с гистерезисом)
Вывод
В ходе лабораторной работы были изучены принципы работы аналоговых компараторов, исследованы схемы сравнения напряжений без гистерезиса и с гистерезисом, а также собран и протестирован автомат управления освещением на основе фотодиода.
При исследовании схемы компараторов без гистерезиса были измерены пороговые напряжения переключения. Экспериментальные значения порогов составили 4.841 В, 0.025 В и −4.797 В, что хорошо согласуется с расчетными значениями 5 В, 0 В и −4.8 В соответственно. Полученные результаты подтверждают корректную работу компараторов в режиме сравнения входного сигнала с заданными опорными уровнями.
Для компаратора с гистерезисом были определены напряжения включения и выключения. Экспериментально получены значения Uвкл = 1.5 В и Uвыкл = −1.4 В, что близко к теоретическим значениям ±1.736 В. Наличие гистерезиса обеспечивает устойчивость схемы к помехам и предотвращает многократные ложные переключения при медленном изменении входного сигнала вблизи порога срабатывания.
При исследовании автомата включения освещения были измерены пороги переключения Uвкл = 1.21 В и Uвыкл = −1.17 В. Полученные результаты показали, что схема надежно изменяет состояние при изменении уровня освещенности и обладает гистерезисом, исключающим нестабильную работу при колебаниях входного сигнала около порогового значения.
Таким образом, в работе были изучены особенности функционирования аналоговых компараторов и подтверждена эффективность применения положительной обратной связи для формирования гистерезиса. Также была продемонстрирована возможность практического использования компараторов для построения автоматических систем управления и контроля, в частности устройств автоматического включения освещения.