.

Компараторы на интегральных микросхемах

Интегральные компараторы напряжения, входящие в состав отдельных серий интегральных схем, представляют собой специализированные операционные усилители с дифференциальным входом и одиночным или парафазным (прямым и инверсным) выходами. Входной каскад обычно работает в линейном режиме, а выходной формирует значение сигналов логических 0 и 1 на уровнях, соответствующих данной серии микросхем.

 

 

Рис. 14.13. Передаточная характеристика инвертирующего триггера Шмитта
 
 

  

 

 

Триггер Шмитта

Триггер Шмитта функционально является компаратором, уровни включения и выключения которого не совпадают, как у обычного компаратора, а различаются на величину, называемую гистерезисом переключения UГ. В данном разделе рассматривается несколько примеров использования интегральных компараторов в качестве триггера Шмитта. Простейшая схема компаратора, представленная , имеет два недостатка. При медленно изменяющемся входном сигнале напряжение на выходе также может изменяться достаточно медленно. Более того, если во входном сигнале присутствует шум, то на выходе может происходить дребезг в те моменты, когда напряжение на входе проходит через точку переключения (рис. 14.11). Оба недостатка позволяет устранить положительная обратная связь (рис. 14.12).

Характеристики аналоговых компараторов

Аналоговые компараторы описываются набором параметров, которые нужно учитывать при их использовании. Основные параметры можно разделить на статические и динамические. К статическим параметрам относятся такие, которые определяют его состояние в установившемся режиме. Компараторы характеризуются следующими статическими параметрами.
1. Пороговая чувствительность – минимальный разностный сигнал, который можно обнаружить компаратором и зафиксировать на выходе как логический сигнал.
2. Напряжение смещения ЕСМ – определяет смещение передаточной характеристики компаратора относительно идеального положения (рис.14.1, а). Для коррекции этого смещения используют балансировку.

АНАЛОГОВЫЕ КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ Устройство и принцип действия

Аналоговые компараторы напряжения предназначены для определения момента равенства двух напряжений и выработки цифровых выходных сигналов 0 или 1 в зависимости от знака разности сравниваемых сигналов. Компаратор представляет собой одноразрядный аналого-цифровой преобразователь. По сути дела, компаратор напряжения чувствителен к полярности напряжения, приложенного между его сигнальными входами. Напряжение на выходе компаратора будет иметь высокий уровень всякий раз, когда разность напряжений между неинвертирующим и инвертирующим сигнальными входами положительна и, наоборот, когда разностное напряжение отрицательно, выходное напряжение компаратора соответствует логическому нулю.

Универсальные фильтры

В предыдущих разделах для каждого из рассмотренных фильтров приводилась специальная, как можно более простая, принципиальная схема. Иногда, однако, возникает необходимость построения такой единой схемы фильтра, с помощью которой была бы возможна реализация всех ранее описанных фильтров. Для этой цели используются универсальные фильтры.          Универсальный фильтр второго порядка куда более сложен по сравнению со специализированными фильтрами, но он широко применяется благодаря повышенной устойчивости и легкости регулировки. Этот фильтр выпускают несколько производителей в виде интегральной схемы.

Схемная реализация активных фильтров

 Простые RC-цепи обладают одним недостатком: их свойства зависят от нагрузки. Поэтому необходимо дополнить ее усилителем. Придав ему функцию усиления сигнала, одновременно получают возможность свободно задавать значение коэффициента передачи.
Построение фильтров на ОУ отличается включением усилителя в режиме повторителя (фильтр на источнике напряжения, управляемом напряжением или ИНУН) или инвертора (фильтр с многопетлевой обратной связью или МОС). ОУ обеспечивает необходимое усиление в полосе пропускания и развязку источника сигнала с нагрузкой, делая возможным регулировку и настройку. Схемы активных ФНЧ первого порядка на усилителе-повторителе и усилителе-инверторе показаны на рис.13.6.

Назначение и классификация активных фильтров

         Электрический фильтр представляет собой частотно-избирательное устройство, которое пропускает сигналы определенных частот и задерживает или ослабляет сигналы других частот. В устройствах электроники фильтры используются очень широко. Различают аналоговые и цифровые фильтры. В аналоговых фильтрах обрабатываемые сигналы не преобразуют в цифровую форму, а в цифровых перед обработкой осуществляют такое преобразование. В соответствии с общей тенденцией перехода от аналоговой к цифровой электронике такие фильтры применяются все чаще. Для реализации цифрового фильтра необходимы аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорное устройство, а сама процедура фильтрации осуществляется программным способом.

Нелинейные преобразователи на ОУ

В ряде случаев необходимо, чтобы зависимость входного и выходного напряжений была нелинейной. Для этого используют совместное включение ОУ и нелинейных элементов, таких как диоды, стабилитроны и транзисторы. Наилучшие результаты получаются, если нелинейные элементы включаются в цепь ООС. Рассмотрим в качестве примера выпрямители и ограничители на ОУ.

Дифференциаторы

 Дифференциаторы подобны интеграторам, в них только меняются местами резистор R и конденсатор C. Инвертирующий вход ОУ заземлен, поэтому изменение входного напряжение с некоторой скоростью вызывают изменения тока I = С(dUВХ /dt), а следовательно и выходного напряжения
 
UВЫХ = – RC(dUВХ / dt).