28. Компаратор напряжения с петлей гистерезиса.

Компаратор является электронным устройством, работающим как ключевая схема, в которой успешно применяется положительная обратная связь для увеличения коэффициента усиления и для получения петли гистерезиса. Наличие положительной обратной связи увеличивает чувствительность компаратора.

Рис. 3. Схемы сравнения в нулевой точке

Если входной сигнал колеблется (изменяется) возле порогового значения, то возможен так называемый дребезг, при котором наблюдаются многократные переключения компаратора.

Подобные явления можно избежать, если характеристика компаратора имеет гистерезис.

Величина входного напряжения, при котором происходит переключение выходного сигнала из высокого в низкий (ВТО – высшая точка опрокидывания) или из положительного в отрицательный определяется выражением:

,

где U_ВТО– высшая точка опрокидывания.

Рис. 5. Схема компаратора с положительной обратной связью

Рис. 6. Передаточная характеристика компаратора с положительной

обратной связью при однополярном питании

Величина входного напряжения, которое необходимо для переключения компаратора из низкого значения выходного напряжения в высокое или из отрицательного в положительное определится выражением ,

где U_НТО– низшая точка опрокидывания

Ширина петли гистерезиса определяется выражением:

.

В некоторых случаях наличие петли гистерезиса необходимо для исключения неопределенности момента переключения компаратора, это необходимо для исключения так называемого «дребезга» (колебания входного сигнала в окрестности опорного).

29. Интегрирующая цепь.

Интегрирующая цепь представляет собой схему, приведенную на рис. 9.

Для случая U_вых(t₁) = 0 напряжение на конденсатореU_ссвязано с протекающим через него токомi_синтегральной зависимостью:

.

Рис. 9. Интегрирующая RC-цепь

В графической интерпретации выходное напряжение оказывается пропорциональным площади под кривой входного напряжения.

2.1. На вход схемы рис. 9 подается ступенчатый сигнал. На выходе получим линейно изменяющееся напряжение, график временной зависимости которого приведен на рис. 10.

Рис. 10. Реакция интегрирующей цепи на ступенчатый сигнал

,

где =RСпостоянная времени.

Для интегрирующей цепи выполняется условие =RC>>t_и. Пределами интегрирования являются моменты времениt₁ иt₂(см. рис. 10).

2.2. На вход схемы рис. 9 подается прямоугольный импульс. Конденсатор С мгновенно зарядиться не может, поэтому в момент поступления переднего фронта импульса все входное напряжение будет приложено к сопротивлениюR, аU_вых=U_с0. За время действия импульсаt_и, конденсатор заряжается по экспоненциальному закону:

.

Реакция интегрирующей цепи на импульсный сигнал рис. 11.

К моменту окончания импульса напряжение на выходе достигнет максимального значения, после чего конденсатор начнет медленно разряжаться через внутреннее сопротивление источника и сопротивление R. Через промежуток времениt= 3, напряжение на выходе практически будет равен нулю.

2.3. На вход схемы рис. 9 подается линейно-нарастающее напряжение U_вх = t.Реакция интегрирующей цепи на линейно-нарастающий сигнал показана на рис. 12.

Рис. 12. Реакция интегрирующей цепи на линейно-нарастающий сигнал

.