Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"
Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2013 в 00:47, курс лекций
Описание работы
1. Принцип электронного усиления и классификация усилителей
2. Основные показатели качества усилительных устройств
3. Анализ работы УК с помощью ВАХ
4. Критерии выбора положения ИРТ
5 Принципы обеспечения заданного положения ИРТ
Работа содержит 45 файлов
Компараторы сигналов
Рассмотрим операционный усилитель без обратной связи (рис. 1а).
Рис. 1
Его передаточная характеристика приведена на рис. 1б. Из нее следует,
что операционный усилитель реализует функцию сравнения двух сигналов:
если u
u
+
−
>
, то
вых
max
u
u
=
, если u
u
+
−
<
, то
вых
min
u
u
=
. В данном случае
выходной сигнал может принимать только два значения, одно соответствует
максимально возможному выходному напряжению операционного усилите-
ля, другое – минимальному.
Пример временной диаграммы работы операционного усилителя в
режиме компаратора приведен на рис. 2.
Рис. 2
Как видно из рисунка выходной сигнал меняет свое состояние в момен-
ты равенства входных сигналов.
Если один из входных сигналов постоянен, то реализуется функция
сравнения сигнала с пороговым значением (рис. 3).
Рис. 3
Если пороговое значение равно нулю
0
u
−
= , то выходной сигнал пока-
зывает полярность входного.
При сравнении медленно меняющихся или зашумленных сигналов воз-
никает явление дребезга выходного сигнала (рис. 4).
Рис. 4
Причина этого – многократные переключения выходного сигнала при
нахождении входного вблизи порога. Для устранения дребезга вводится по-
ложительная обратная связь (рис. 5).
Рис. 5
В этой схеме порог переключения зависит от состояния выходного сиг-
нала. Если
вых
max
u
u
=
, то
1
+1
max
1
F
R
u
u
R R
=
+
. Это возможно, если
1
u
u
−
+
<
.
Если
вых
min
u
u
=
, то
1
+2
min
1
F
R
u
u
R
R
=
+
. Это реализуется при
2
u
u
−
+
>
.
В результате на передаточной характеристике образуется петля гистере-
зиса (рис. 6).
Рис. 6
Диаграммы работы компаратора с положительной обратной связью
вблизи порога приведены на рис. 7.
Рис. 7
Как видно, при нарастании входного сигнала на втором входе сигнал,
соответствующий порогу переключения равен u
+1
. Если при этом отрица-
тельные выбросы шумового процесса во входном сигнале не достигают
уровня u
+2
дребезга выходного сигнала не происходит.
Аналогичная ситуация реализуется при уменьшении входного сигнала,
но в последнем случае порог переключения равен u
+2
.
Моделирование компаратора с положительной обратной связью можно
выполнить по схеме, изображенной на рис. 8 в режиме расчета на постоян-
ном токе при варьировании входного напряжения в сторону его уменьшения
и увеличения.
Рис. 8
Результат моделирования показан на рис. 9.
Рис. 9
На практике операционные усилители в качестве компараторов приме-
няются редко. Дело в том, что основное применение компараторов связано с
преобразованием аналоговых сигналов в цифровые. В этом случае необходи-
мо, чтобы уровни выходного сигнала соответствовали логическим уровням
интересующего семейства цифровых схем, а не были бы связаны только с
напряжениями питания. Поэтому выходные каскады микросхем компарато-
ров проектируются специальным образом, а выходной сигнал соответствует
логическому нулю или логической единице.
Информация о работе Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"