Электрические параметры компаратора.

1. .

2. Скорость нарастания выходного напряжения .

3. .

4. (разность входных токов, зависит от температуры).

5. .

6. .

7. Диапазон .

И так далее (как у ОУ).

Пусть устройство передает в устройствоимпульс:

Будучи переданным по линиям связи между устройствами, импульс изменится:

Если инвертор, то на:

Если на вход устройства установить триггер Шмитта, то помехи значительно снизятся.

æ –напряжение срабатывания .

æ –напряжение отпускания .

Ширина зоны гистерезиса :

æ

Если ввести в схему опорное напряжение :

То пороги срабатывания и отпускания будут выражаться с учетом следующим образом:

æ .

Автоколебательные мультивибраторы на оу.

Ранее мы рассматривали мультивибраторы на БПТ. Напомним, что для того, чтобы устройство было мультивибратором, необходимо выполнение следующего условия: . Но у ОУ коэффициент усиления, поэтому можно сделать мультивибратор и на основе ОУ.

Схема будет выглядеть следующим образом:

Стоит заметить, что в реальной схеме никакого ключа нет. Ключ введен нами специально, он поможет нам понять принцип работы схемы.

В ООС стоит дифференцирующая цепочка.

В ПОС – триггер Шмитта.

Сделаем предположение, что до момента времени :(то есть).

Когда ключ замкнут , то на выходе либо, либо(как в триггере Шмитта).

Предположим, что :

Рассмотрим по порядку каждый отрезок времени:

1. ключ замкнут (предположение).

2. в момент времени ключ размыкаем. После размыкания ключа емкостьначнет заряжаться напряжениемчерез сопротивлениеначнет уменьшаться со скоростью, определяемой величиной. Если этот процесс не остановить, что напряжениедостигнет величины. Однако, когдадостигнет величины, произойдет переключение (в момент времени).

3. в момент времени:æ. Идет процесс заряда емкостинапряжениемчерез резистор.

Далее происходит повторение описанных процессов, и на выходе мы получаемый желаемый сигнал:

Так как заряд и разряд конденсатора идет через одну и ту же цепь, то .

Если бы питание подавалось на вход в момент времени , то до:и.

Частота выходного сигнала:

.

Чтобы найти эту частоту, рассмотрим отдельно цепь:

Чтобы найти и:

.

Через время илинапряжение на выходе приобретет значение. Поэтому выражение для зависимости напряжения на емкости от времени будет выглядеть так:

Подставим и найдем:

æ

Считая, что , получаем, что параметрбудет выглядеть так:

æ.

Отсюда, полное выражение для напряжения на емкости будет выглядеть следующим образом:

æ

:

æ æ

Следовательно, если , то

Зная , можно найти частоту импульсов:

.

Кроме частоты, существует такой параметр импульсов, как скорость нарастания :

.

Например, если , а, то.

Следует отметить, что это крайнее время фронта. Например, если , то выходной импульс уже будет иметь форму пилы, а не прямоугольников.

Для того, чтобы изменить скважность сигнала (другими словами– получить несимметричные импульсы), нужно разделить цепь заряда и цепь заряда конденсатора.

Практическая схема разделения цепей:

Вместо иставим переменное сопротивление. Меняя постоянную времени разряда, настраиваем мультивибратор, выбирая нужную скважность.

Диоды в данной схеме нужны для формирования положительной и отрицательной полуволны.

Ограничения, которые накладываются реальностью ОУ:

1. Максимальное изменение входного напряжения не должно превышать максимального дифференциального напряжения на входе ОУ:

или

æ

2. Ток нагрузки должен быть ниже максимального тока, указанного в data-sheet’e на ОУ (чтобы ОУ мог выдать нужный ток):

3. Сопротивление должно быть меньше входного сопротивление ОУ:

Кроме того, сопротивление цепи заряда должно быть меньше выходного сопротивления (примерно в раз):

.

Можно собрать мультивибратор по другой схеме:

За основу берется неинвертирующий усилитель (на инвертирующий вход сигнал не подается, нужно подавать сигнал на неинвертирующий вход). Для того, чтобы система заработала, нужно охватить ОУ положительной обратной связью (ПОС).

Зависимости, отражающие работу этого устройства:

напряжение на инверсном входе

напряжение на прямом входе

–коэффициент деления напряжения относительно отрицательного входа

–коэффициент деления напряжения относительно положительного входа

Так как входное сопротивление ОУ, то соединительный проводникможно убрать, и верхняя часть схемы будет выглядеть так:

В момент переключения, сопротивление конденсатора , то есть конденсатор можно убрать, ибудет определятьсяи.

Но, нас интересует установившийся режим. В этом случае, сопротивление емкости , можем убрать из схемы соединительный проводник.

описывает амплитудное значение в точке , стремящееся к нулю, но не доходящее до установившегося значения.

Когда потенциалы сравняются, произойдет переключение. В том случае, когда мы уходим в «плюсовое» насыщение. Когда, система перейдет в другое («минусовое») насыщение.