Однопороговый компаратор

Однопороговыми называются устройства сравнения, для которых коэффи­циент усиления используемого усилителя всегда остается положительным (К_оу> 0). Из этого следует, что при работе такого устройства всегда присутству­ет некоторая область неопределенности входного напряжения, то есть существует погрешность определения уровня входного напряжения. В качестве однопороговых устройств сравнения могут использоваться ОУ без цепей ОС или с положительной ОС, для которой коэффициент передачи обратной связи удовлетворяет неравенству:

(4.6)

Анализируя схему, приведенную на рисунке 4.1а, можно сказать, что ее срабаты­вание происходит в момент равенства нулю напряжения между инвертирующим и неинвертирующим входами ОУ. Используя данное свойство указанной схемы, можно легко построить на ее основе устройство сравнения входного напряжения с некоторым наперед заданным эталонным уровнем напряжения.

Для этого достаточно неинвертирующий вход ОУ (рисунок 4.1а) подключить к общей шине устройства через источник ЭДС Е_ЭТ, абсолютная величина и знак которого соответствуют требуемому эталонному уровню сравнения (рисунок 4.2а), В этом случае при идеальном ОУ напряжение между инвертирующим и неинвертирующим входами достигнет нулевого значения, когда уровень и по­лярность входного напряжения и_вх будут в точности равны параметрам эталон­ного источника Е_ЭТ . На рисунке 4.2б,в показаны передаточные характеристики ком­паратора для случаев Е_ЭТ> О и Е_ЭТ < О соответственно. Напряжение Е_ЭТ называют порогом срабатывания устройства сравнения.

Рисунок 4.2- Схема однопорогового компаратора со смещенным порогом срабатывания (а) и его передаточные характеристики

при Е_ЭТ > 0 (б) и Е_ЭТ < 0 (в)

Если в схеме на рисунке 4.2а вместо источника эталонного напряжения использо­вать второе входное напряжение, получится схема сравнения двух напряжений. Пренебрегая погрешностью, обусловленной наличием диапазона неопределен­ности входного напряжения, можно сказать, что переключение компаратора бу­дет происходить в момент равенства входных напряжений, как по абсолютному значению, так и по знаку. Схема такого устройства и временные диаграммы, по­ясняющие его работу, приведены на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 - Однопороговая схема сравнения двух напряжений (а) и временные диаграммы, поясняющие ее работу (б)