10.1.2Триггеры Шмидта.

Более высокой помехоустойчивостью обладает компаратор, в который введена положительная ОС на резисторах R2 и R3 (см. рис.10.3).

Т акая схема известна под названием триггера Шмидта.

Рис. 10.3. Триггер Шмидта на ОУ

В этой схеме напряжение на неинвертирующем входе ОУ

U*вх = Uоп + Uос,

где Uос = (Uвых - Uоп)*R2/(R2 + R3).

За счет действия ПОС напряжение срабатывания Uсраб компаратора становится большим на величину U = Uос, т.е.

Uсраб = Uоп + U.

Возвращение компаратора в исходное состояние происходит при напряжении отпускания Uотп, которое равно

Uотп = Uоп -U.

(при +Uнас = -Uнас)

Отсюда следует, что за счет действия ПОС компаратор обладает гистерезисом

Uг = Uсраб - Uотп.

Зависимость выходного напряжения от входного представлена на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Характеристика компаратора с гистерезисом

Для уменьшения влияния начальных входных токов ОУ на работу компаратора резистор R1 выбирают с учетом равенства

R1 = R2*R3/(R2+R3).

Введение ПОС повышает помехоустойчивость и скорость переключения компаратора, но при этом снижается точность сравнения входных напряжений, которая зависит от Uг.

10.2Подготовка к работе.

1. Изучить принцип работы, параметры, характеристики схем компараторов на основе ОУ.

2. Изучить порядок расчета элементов схем и их качественных характеристик.

3. По известным значениям элементов схемы триггера Шмидта и заданному преподавателем значению Uоп рассчитать Uсраб, Uотп и Uг. Нарисовать временные диаграммы работы схемы.

4. Нарисовать исследуемые схемы компараторов.

5. Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.

10.3План работы.

1. Соберите схему компаратора для сравнения однополярных сигналов рис. 10.5.

2. Исследовать работу устройства, изменяя уровень входного сигнала от источника питания вручную при Uоп = const. Определить порог чувствительности компаратора, используя для этого осциллограф. По осциллографу определяют момент срабатывания компаратора и определяют разность Uвх min = Uоп – Uвх сраб, которая и будет характеризовать порог чувствительности. Uвх сраб замеряют с помощью цифрового вольтметра.

3. Подать на вход компаратора синусоидальный сигнал, соответствующей амплитуды и частотой f = 1кГц от генератора. Убедиться в правильности функционирования схемы. Зарисуйте осциллограммы входных и выходных сигналов компаратора.

4. Соберите схему компаратора с гистерезисом - триггера Шмидта, рис. 10.6.

5. Выполните указания п.п. 2. и 3. Определите Uсраб, Uотп, и Uг триггера.

6. Сравните результаты практического исследования с теоретическими расчетами и сделайте выводы.

10.4Контрольные вопросы.

1. Назовите основные особенности построения компараторов на ОУ.

2. Почему в таких схемах, как правило, не используются ООС.

3. Как можно повысить помехоустойчивость компаратора?

4. Как определить синфазное напряжение на входах компаратора для сравнения однополярных сигналов?

5. Как осуществляется в компараторах формирование нужных значений логических уровней цифровых микросхем U¹вых и U⁰вых.

6. В чем отличие значений основных параметров компараторов на ОУ и в виде специализированной ИМС?

7. Начертить схему двухпорогового компаратора и временные диаграммы ее работы.

Рис. 10.5. Схема исследования компаратора на ОУ

Рис. 10.6. Схема исследования компаратора с гистерезисом – триггера Шмидта на ОУ