Вопрос 15. Нелинейные схемы на базе оу

Компоратор.

Компаратор— электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логическую «1», если сигнал на прямом входе («+») больше чем на инверсном входе («−»), и логический «0», если сигнал на прямом входе меньше, чем на инверсном входе.

Простейший компаратор представляет собой дифференциальный усилитель. Компаратор отличается от линейного операционного усилителя (ОУ) устройством и входного, и выходного каскадов:

• Входной каскад компаратора должен выдерживать широкий диапазон входных напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами, вплоть до размаха питающих напряжений, и быстро восстанавливаться при изменении знака этого напряжения. В ОУ, охваченном обратной связью, это требование некритично, так как дифференциальное входное напряжение измеряется милливольтами и микровольтами.

• Выходной каскад компаратора выполняется совместимым по уровням и токам с конкретным типом логических схем (ТТЛ, ЭСЛ и т. п.). Возможны выходные каскады на одиночном транзисторе с открытым коллектором (совместимость с ТТЛ и КМОП логикой).

При подаче эталонного напряжения на инвертирующий вход, входной сигнал подаётся на неинвертирующий вход и компаратор является неинвертирующим (повторителем, буфером).

При подаче эталонного напряжения на неинвертирующий вход, входной сигнал подаётся на инвертирующий вход и компаратор является инвертирующим (инвертором).

Интегральный компаратор относится к классу аналого-цифровых устройств. Его назначение – сравнить два входных напряжения и в зависимости от результата сравнения выдать логический уровень «0» или «1».

 U¹, при U вх₁> Uвх₂

U вых= 

 U⁰, при U вх₁< Uвх₂

См также вопрос 17

Инвертирующий триггер Шмитта

Структурно, триггер Шмитта представляет собой усилитель с достаточно большим коэффициентом усиления, охваченный глубокой положительной обратной связью.

.

Простейшая реализация триггера Шмитта на логических элементах — это два последовательно включенных инвертора, охваченные резистивной обратной связью. Скорость нарастания выходного сигнала не зависит от скорости нарастания входного сигнала, для данной технической реализации является величиной постоянной (зависит от быстродействия логических вентилей). В аналоговой схемотехнике триггер Шмитта обычно реализуется на базе операционного усилителя или компаратора, охваченного резистивной

Фазовая траектория (статическая характеристика) триггера Шмитта представляет собой прямоугольную петлю гистерезиса. (Он и позволяет использовать триггер в качестве формирователя прямоугольных импульсов из входного напряжения, в частности, из синусоидального). Неоднозначность статической характеристики позволяет утверждать, что триггер Шмитта, как и другие триггеры обладает свойством памяти — его состояние в зоне неоднозначности определяется предысторией — ранее действовавшим входным сигналом

Основой релаксационных генераторов на ОУ является обычно регенеративный компаратор, называемый также триггером Шмитта. Регенеративный компаратор представляет собой операционный усилитель с резистивной положительной обратной связью (рис. 32).

Рис. 32. Триггер Шмитта неинвертирующий (а) и инвертирующий (б)