Что такое компаратор и триггер Шмидта
MBS Electronics >> Схемы и Статьи >> Разное
Компаратор нулевого уровня. Инвертирующая и неинвертирующая схемы
Компаратор - это  устройство,  предназначенное  для  сравнения  двух  входных сигналов, также это элемент перехода от аналоговых к цифровым сигналам. В данной  схеме (рис. 1) на  неинвертирующий  вход  подается  ноль,  а  на  инвертирующий напряжение Uвх (обычно  с  амплитудой  не  более  15В). Входной  сигнал  имеет синусоидальную форму, а на выходе компаратора сигнал имеет прямоугольную форму (меандр).  В компараторе  напряжение Uвх сравнивается    с  нулем  и  в  моменты,  когда напряжение Uвх = 0 происходит переключение компаратора.
Рис. 1. Схема компаратора нулевого уровня
Из  графиков  видно,  что  сдвиг  по  фазе  между  входным сигналом  и  первой гармоникой  выходного  сигнала  составляет  180 градусов  (Δφ  =  180º).  Если  подавать напряжение Uвх на неинвертирующий вход, а Uвх = 0 на инвертирующий, то такой сдвиг по фазе составляет ноль градусов (Δφ = 0º).
Компаратор ненулевого уровня
В  данной  схеме  входное  напряжение  сравнивается  с  ненулевым  опорным напряжением  (Uоп ≠  0).  Опорное  напряжение подается  с  резистивного  делителя напряжения,  выполненного  на  резисторах R1 и R2. Необходимую  величину  опорного напряжения легко получить с помощью подбора резисторов R1 и R2. В моменты, когда входное напряжение сравнивается с опорным напряжением, происходит переключение компаратора.
Относительная   продолжительность   включения - это   отношение продолжительности t1 состояния  выхода  компаратора  с  положительным  напряжением Uвых >0 к периоду T выходного напряжения
Рис. 2. Схема компаратора ненулевого уровня
Рис. 2. Схема компаратора ненулевого уровня
Компараторы, представленные на схемах (рис. 1 - 2), имеют ряд недостатков, одним  из  основных  является  дребезг  выходного напряжения  при  повышенном  уровне  шумов во входном сигнале.
Схема операционного усилителя с положительной обратной связью  (Триггер Шмитта)
Триггер  Шмитта  или  схема  компаратора  с положительной  обратной  связью позволяет  устранить  недостатки простых  схем компаратора (рис.  3),  избежать дребезга выходного напряжения, возникающего вследствие неизбежного наличия шумов во входном сигнале
.
В  триггере  Шмитта  на  инвертирующий  вход  подаѐтся входной  сигнал,  а  на неинвертирующий  поступает  сигнал положительной
обратной связи  - опорное напряжение Uоп. Величину  опорного  напряжения  можно  регулировать  с  помощью резисторов R1 и R2. В цепи отрицательной обратной связи два стабилитрона VD1 и VD2 включены  встречно - последовательно. Данные стабилитроны  предназначены  для ограничения  амплитуды  выходного  прямоугольного  сигнала  на  некотором  заданном уровне.
Регулировочная характеристика  триггера  Шмитта  представляет  собой прямоугольную  петлю  гистерезиса. Это  позволяет использовать  схему в качестве формирователя прямоугольных импульсов из некоторого входного напряжения, в частности, из синусоидального.
Рассмотрение  работы  схемы  начнѐм  с  момента t = 0.  В  данной  схеме  входное напряжение Uвх сравнивается  с положительным  опорным  напряжением Uоп,  и  как только  входное  напряжение  превысит  опорное  напряжение,  схема переключится  и  на выходе появится отрицательное напряжение.
После  момента  переключения  входное  напряжение,  достигнув  некоторого максимального значения, снова уменьшится до величины, равной входному напряжению в  момент  переключения,  однако компаратор не  переключится.  Это  связано  с  тем, что
опорное  напряжение  снимается  с  резистивного  делителя,  подключенного  к  выходу компаратора, и изменение знака выходного напряжения при переключении приводит к изменению  знака  опорного  напряжения.  В  дальнейшем  входное  гармоническое напряжение не только спадает до нуля, но меняет свой знак и увеличивается до величины равной  отрицательному  опорному напряжению.  Именно  в  этот  момент  будет происходить  переключение  схемы  и  на  выходе  установится  положительное выходное напряжение.
Рис. 3. Триггер Шмидта
Рис. 3. Триггер Шмидта
Схема  триггера Шмитта не  реагирует  на  шумы,  т.е.  переключение  происходит только  в  те  моменты,  когда  входное напряжение  превышает    модуль  опорного напряжения
Операционный усилитель с положительной обратной связью и односторонней петлѐй гистерезиса
Как можно видеть из  рисунка  4,  отличие данной схемы от схемы триггера Шмитта состоит в наличии в цепи положительной обратной связи диода VD1. 
Рис. 4. Схема операционного усилителя с положительной обратной связью  и  односторонней петлей гистерезиса
Данный диод, находящийся в цепи положительной обратной связи, необходим для подачи на неинвертирующий вход трицательного опорного напряжения, что приводит к уменьшению ширины петли гистерезиса в два раза.
Приемы и трюки использования встроенного компаратора в контроллерах Microchip
Friday, May 19, 2017
Микроконтроллеры Microchip используются во многих устройствах, начиная от пожарных датчиков и заканчивая промышленной и автомобильной электроникой. Контроллеры PIC12F и PIC16F, имеющие встроенный аналоговый компаратор, сочетают в себе производительное RISC-ядро...
Приемы и трюки использования встроенного компаратора в контроллерах Microchip
НАШ МАГАЗИН - SHOP.MUSBENCH.COM
Besucherzahler
счетчик посещений
 
 
 
 
 
Карта Сайта