Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Временные диаграммы, поясняюшне работу данной схемы сравнения, приведены на рнс. 9.5, б. Еслн условие (9.7) не выполняется, то переключение схемы произойдет в момент выполнения условия н,((т.„в+/с,„в) -г в(Я,„, + Инм), ~де е.,~ н е,„в — значения входных ЗДС. Следует егде раз подчеркнуть, что обгцнм принципом построения всех рассмотренных схем является нспользованне свойства идеального ОУ, в соответствнп с которым условию (/..=О соответ~твует (/, „О. (9.й) ЭЗ. РЕГЕНЕРАТНВНАЯ СХЕЬЬА СРАВНЕННЯ Ьос = 1/Ксч (9.9) На рис.
9.6 приведен» передаточная характеристика ОУ для случаев Ьос<1/Кпо Ьос=1/Кпв н Ьос>!/Лоо соответственно. Очевидно, что увелнченне коэффициента передачи цепи ПОС фактически приводит к повороту исходной характеристики ОУ вокруг начала координат по часовой стрелке, При этом если Ьос> 1/Кос, Рнс Э б Передаточные характернстнкн ОУ кепын ПОС длн случаев бес<Нкао (т!, ь ид (л) н ь >НК (31 369 Регенератнвными (гнстерезисными) называют схемы сравнения, у которых передаточная характеристика неоднозначна.
Прнменптельно к ОУ зто возможно только в том случае, когда уснлн~ень охвачен цепью ПОС с коэффициентам передачн, удовлетворяюгдпм услоЪию Рнс. 9.т. Гнстераансная схема еравнення (а) н еа нарехатвчная харакеарнстн- ка (6) Поэтому рассматриваемое состояние является устойчивым и может поддерживаться сколЬ угодно долго до тех пор, пока изменяющееся входное напряжение ие достигнет этого же уровня.
В этот момент произойдет изменение выходного напряжения ОУ от +(таняевая дΠ— (темя я„„. Вследствие ЭтоГо на неинвертируЮщем входе ОУ Уетаисэнтеи НаПРЯжЕНИЕ Оая я= — ()амя меАПОСтт'()т ПОСЕ + +ттпост). До тех пор, пока входное напряжение ие достигнет такого же уровня, установившееся состояние схемы будет устойчи.
вым. Таким образом, напряжения срабатывания и отпускаиня в рассматриваемой схеме определяются следующим образом: (9.11) (9.12) (ует =+ Ума п$ЮЯпсстВ~посе + )~пост)' (Гет" — у~ я меяпсст)()ттпоС т + сноса). то передаточная характеристика перестает быть однозначной и появляется область входных напряжений, для которой без знания предыстории работы схемы нельзя однозначно определить значение выходного сигнала ОУ. Использование в схеме сравнения ОУ, у которого передаточная характеристика имеет область неоднозначного соответствия входного н выходного напряжений (имеет гистерезис), позволяет построить устройства, у которых иаиряження срабатывания и отпускания не равны между собой.
Принципиальная схема такого устройства сравнения и ее передаточная характеристика приведе. ны на рнс. 9Л, Рассмотрим ее работу. Предположим, что в некоторый момент времени входное напряжение схемы равно нулю, а на ее выходе присутствует напря- ЖЕНИЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРНОСТИ + 0ян» яеея. ТОГДа К НЕННВЕРтн рующему входу ОУ приложено положительное напряжение (Уат и (4нх я1ехйПОС$/ЯПОС е + )1ПОСт) (9.10) ггамлнгг лл ег~ Ряс. 9.8. Гнстерезнсная схема сравнення с цепью нелннеаной ПОС (а) н ее пе- редаточная характеристика (б) Из прнведенных выраженнй вндно, что в случа~ +Уемзмез= = — ((ем*мех пороговые напряженая равны по велнчнне, но протнноположны по знаку, т. е.
передаточная характеристика устройсгз» снмметрична относительно начала координат. Для получения различных напряжений срабатывання н отпускання в цепи ПОС ОУ необходимо использовать четырехполнзсннк, коэффициент передачи которого завнснт от полярности его входного напряжения. Прнмер такого устройства приведен на рнс. 9,8, а, В данном случае коэффициент передачи цепи ПОС для положительных выходных напряженнй ОУ практически не эавнгнт от уровня этого напряжения и определяется паденнем напряженна на прямосмец(енном диоде П).
Прн отрнцательных выходных напряжениях днод П) заперт н напряжение отпускання определяется как н в схеме на рис. 9Л, а выражением (9.12). На рнс. ч,8, б приведена передаточная характеристика данной схемы сравнения. Очевидно, что она несимметрична относительно начала координат. Пример 9.4. Разработать гнстерезнснма компаратор, порогн срабатмвання ° отпускавня которого соответственно равны: ((.т О,бб В; ((„ — 1,2 В. Лля используемого ОУ ((зм» мам ( 1(вчем мм(-!2 В; (1 !О кОм.
Р е ю е н н е, 1. Схема разрабатмваезюго гнстерезнсного компаратора соответствует рнс. 9.8,е. 2. Козффнцнент передачн цепн ПОС, обеспечнваюпгиа нолученве заданного порога отпускання е соответствнн с вырзженнем (9.12) равен Ьос 1г„((и „,„) — (Д( — гэ О,». 3. СопРотнвленна РезистоРов Дпос н Мпосз опРелелнм нз УсловнЯ м посзмпосз(((тпос!+((посв)=~~ 1огда, с учетом того, что Ьос ((пссз(((!пост+)(ппса) опэеделнм (споет Лоос, ((-(Ьос !0(0,1 100 кОм; — — ЛПОСз((1 — Ь ) ОД 100((1 — О,» ПД кО . ПРнннмаем Лпосз 11 кОм, Рнс, 9хь Гнстерезнснзя схема сравнен~ со смепзекноа характернстнкоа (а) ее перелаточная характернстяка (б схема сравнення к примеру 9.5 (е) 4.
Напряженна 0»р=0,65 В обеспечивается вклззчекнем параллельно резв. ссору Лпосз кнояз. которма прв нротеканян но нему тока !Х ((р»з» м»» †(рд)/Лпос -(ГбЯпос обеспечивает падение наврязгення (»и О,бб В. Несимметрнн передаточкой характеристики схемы сравнения можно добиться (как и в случае одиопорогового устройства), нс. пользуя дополнительные источники смещения. Пример такого ре. щения приведен на рнс. 9.9,а. Здесь источник смещения Е„с ну. левым выходным сопротивлением подключен последовательно с резистором зтпосз делителя цепи ПОС. Это приводит к смещению асей характеристики на величину этого напряжения. Так, на рнс.
9.9,б показана передаточная характеристика схемы для случая использования напряжения смещения положительной полярности, Следует отметить, что в данном случае направление смещения передаточной характеристики совпадает с полярностью источника смещения, Если для подключения напряжения смещения использовать ннвертирующий вход ОУ (см. рнс. 9.10,а), то направленно смещения передаточной характеристики будет противоположно по. ляриости напряжения источника смещения. Пример 9.$, Разработать схему гнстерезнсного номпаратора с норогамп сра. батмвзння н отпускання, равпмнн соответственно (»,р=2Д В н (»р» 1,9 В.
Мак. 362 Мпа. 9.10, Гястерезнснах схема сразвеняя врв несовпаденнн полярностей напра. женнй У,. н Е. (а) н ее передаточная характернсгнка (6) ~вмальное выходное напряженке ОУ (гм, нх !О В: (Г ~12 В. Суммарное оврптнвлеяне, зключеяпое между входами ОУ н общей шнной, »г„г б,! кОм. Ревекке. 1. Для реалвзакнн заданнмх напряжений срабатыааняя н от«ускання в схему стандартного гистерезнсвого комнарзтора (см. рне. 9.7) не.
Па«димо ваестн напряженке смешення. В атом случае можно воспользоваться згмамн на рнс. 99 н 9.10. Рассмотрим оба шн случая. Ф. Как бмло показано ранее, для схемм на рнс. 9.9 полярностн напряже«на О,р н ()ю должны,совпадать с полярностью напряженка О„, Согласно ус° «вню напряженке сммцення равно Уса (Уср — ()эг)/2 (24+1 9)(2 2,!5 В. 3 КозфВккнент передачи кепн ПОС определяется нз угловая ().;О,„- ! и,„„„»рос, откуда Ьос-(и„— и,„н (и,„„,„! -(К4--й !0)(!О-ООйб. 4. Напршкеняе смещения (г',„можно задать лпбо,енешннм нсточккком, лабо подключекнем дополнвтельного делителя напряжения, подсоеднвенного к ясточннку пнтеннн ОУ. Используем дополнительный делктель напряженна (см. рнс, 9ЗФ». Тогда (ге ())пост '! Впос!) ()~н'= »9хе +(»9посз !»!посз) 5.
Для определенна сопроткаленнй резнсторов схемы хоп«лаям полученное вмраженне для (Г,„двумя лругнми уравненнямн. полученнммн из успевай обегяеченнв задашюго значення Ьос и мнннмязанян оогрешностн работм ОУ„обуглоалеишй его нендеальпостью, т. е, !!пас1 ! Взсх а »)пост+())посс <»)хгх) »!сер (»)пос~ "»йпост!' Вх ). Рыкая взлучепвую скстему уравнекпй для У„. Ь~~ н й.,п найдем (гсю- (7ейкэуАем йос Мвв Япооз. Тогда Мзи (0Яав)74. з (12/2.15).5,! 2846 кОм. Выбираем Млч, 27 кОм; 71ПОСЗ Я Я 5ЛЯ,025 204 ком; 1 1 4! 1l хор — 1%пост-11Пз з 115,1-Ц27-!/200 6,49 кОм.
Пряянмаем !7пооз МО кОм: 1!пост-66 кОм. 6. Пропернм позучекны» напряжения срабзт!завяня н отпускапня. Запнсывав дла ненввертнруощего входа ОУ уравнение по первому закону Кнрхгофа, найдем ггьЖзез+Юаи 11!посв 1117пос1+ 1(6 пост+ 1й9жз Отмок а и„(г„„+и зз(1гпооз 12127+!0200 (уср 1ЯПООз+!Жпп„а+1!Влез 1127+116,8+11200 =2,61 В; и 1г — и ° 117 12/27 — 10/200 и- 2,086 В, 111!Посз+1г1опосз+1/1!лез 1(2 116 8+1(В!0 Несозпадеяяе заданных и определенных в результате расчета напряженно (у„п (7„объксняетсн округленнем полученных сопротквленпй резясторов сх мм до блпжзйших стандартных зяаченнй.
7. Прп использовакпп схемы сравнения на рнс. 9.10,о П качестве ясточнн~ сммпенкя Е„можне нспользозать отркпзтельяое напряженке нсгочпнка пнт вня ОУ. 8. Для поаученной таяны образом схемы можно записать следующузз с стему уравяеннй: Ос р (Г» (1заы аж — — — =й = ОС 19з У~~ О« 0~~ мзз — — — -Ь у Йв~ Ас» ос Х 1(1рз 1Я„+1(В,„, 'ос -1(посФ41посз+Дпост>' 1(1зз 11йпоог+ 111!пост. 9. Решнм зту спстему в предооложекнн, что, как н для схемы на рис.
9,9 сопротявленяе Вз М, р 5,1 пОм; 1йр ° 1Яз — 1М.; 864 У. У... "» ~Г-- — ) - — -Ьос — 7 —: !!р /!ха $ / 1 1 1 0 (-Урр» ырх! Складывая два поеледннх уравнения, получим Ухр+0 -. 1 ' — — (У, +У«,+20„! О д /г.р нлн У.р+0„1-20х 2.4+1,9+2.12 /Зх- — 5.1=33,55 кОм. Уст+У~ 2,4+1,9 Выбираем /(,„ЗЗ кОм. 1 1 ТК:ТХС' ~х,~ — ив Првннмаеы Ярх 5,2 кОм, Уточним после выбора номнналов реммторов /!рх н /(„„эначенне 1 1 1огда Ухр 0» Яа 2,4 12 5,22 Ь„~„" ". ) а -~,,— .,); -5,51М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
