до моменту, коли вихідна напруга компаратора досягає протилежного логічного рівня. Час перемикання змиритися при постійному опорному напрузі, подаваемом на один з входів компаратора і стрибку вхідної напруги Uвх, що подається на другий вхід. Цей час залежить від величини перевищення Uвх над опорною напругою. На рис. 8 наведені перехідні характеристики компаратора mА710 для різних значень диференціального вхідної напруги Uд при загальному стрибку вхідної напруги в 100 мВ. Час перемикання компаратора tп можна розбити на дві складові: час затримки tз і час наростання до порога спрацьовування логічної схеми tн. У довідниках зазвичай наводиться час перемикання для значення диференціального напруги, рівного 5 мВ після стрибка. [8]
Рис. 8. Перехідна характеристика компаратора А710 при різних перевищеннях стрибка вхідної напруги Uд над опорним: 1 - на 2 мВ; 2 - на 5 мВ; 3 - на 10 мВ; 4 - на 20 мВ.
. Дослідження основних схем компаратора
Проведемо дослідження основних схем компараторів, побудованих на базі операційних підсилювачів. На рис. 9 і 10 наведені схеми і види характеристик детекторів нульового рівня, що мають близьке до нуля порогове напруга. Схеми розрізняються способом подачі вхідного сигналу на вхід ОП. Використання різних входів ОУ для подачі вхідного сигналу дозволяє реалізувати фіксацію рівня вхідної напруги позитивним чи негативним перепадом напруги на виході компаратора.
Рис. 9.
Рис 10
На малюнках наводиться вид характеристики вихід-вхід raquo ;. По вертикальній осі відкладається вихідна напруга, по горизонтальній?? сі - вхідний. Нахил характеристик викликаний кінцевою швидкістю наростання вихідної напруги. На рис. 11 і 12 наведені схеми і види характеристик детекторів позитивного і негативного рівнів вхідної напруги. Пороговий рівень вхідної напруги в цих схемах задається величиною напруги зсуву, що подається на інвертується вхід ОП. Напруга зсуву може задаватися стабілітроном, як показано на рис. 13.
Рис. 11
Рис. 12
Рис. 13
Максимальне і мінімальне значення вихідної напруги може здаватися за допомогою зовнішніх елементів. На рис. 14 наведена схема детектора нульової напруги з фіксацією рівнів вихідної напруги за допомогою стабілітрона. Компаратор, показаний на рис. 15, дозволяє фіксувати наявність вхідної напруги в певному діапазоні значень. Якщо вхідна напруга змінюється в межах граничних значень, встановлюваних зовнішніми елементами, то вихідна напруга має низький рівень. При виході за встановлені межі порогових значень вихідна напруга змінюється на високий рівень. При роботі з компараторами можуть виникнути неприємності, які проявляються в тому, що замість одноразового зміни рівня вихідної напруги при досягненні вхідною напругою порогового значення, можуть мати місце швидкі коливання між рівнями вихідної напруги, особливо в тому випадку, коли у вхідному сигналі присутній значний шум. При такому явищі може порушитися нормальне функціонування деяких типів схем. Можна уникнути цього, якщо характеристика компаратора має гістерезис. Однією зі схем такого роду є тригер Шмітта. Схема і її характеристика представлена ??на рис. 16. Для ідеального ОУ, що має однакові напруги обмеження, позитивне значення вхідного порогового напруги може бути обчислено за формулою [8]:
Рис. 14.
Рис. 15.
Негативне значення вхідного порогового напруги визначається виразом:
де Е - напруга обмеження ОУ. Для всіх розглянутих схем аналіз їхньої роботи можна здійснити за двома характеристиками. Перша з них являє собою характеристику вхід-вихід і встановлює співвідношення між вхідним і вихідним напругою схеми в статичному режимі. Для спостереження такої характеристики на екрані осцилографа необхідно сигнал з каналу, підключеного до виходу схеми, відкладати по вертикальній осі, а сигнал з каналу, підключеного до входу схеми, - по горизонтальній осі, на вхід схеми подається синусоїдальна напруга. Динаміку перемикання вихідної напруги схеми можна простежити за осцилограмами вхідної та вихідної напруги. При знятті цієї характеристики на вхід схеми подається синусоїдальна напруга і двухлучевую осцилографом фіксується вхідний і вихідний напруга. [9]
Рис. 16
Висновок
Компаратор є вимірювальним приладом для порівняння вимірюваної величини з еталоном (електровимірювальні потенціометри та ін. прилади порівняння). Розрізняють компаратори оптичні, електричні, пневматичні та ін. Компаратори застосовуються, наприклад, для перевірки лін...
