Разработка схемы компаратора с гистерезисной характеристикой для сравнения однополярных сигналов

Вариант 6-2-7.

Напряжение верхней точки срабатывания , В 3,6

Напряжение нижней точки срабатывания , В 2,7

Масимальное выходное напряжение , В 12

Температура окружающей среды , °С ±40

Суммарное сопротивление , кОм 10

Микросхема К1118ПА3

В соответствии с данными параметрами ставится задача расчета элементов для схемы компаратора с гистерезисной характеристикой.

Гистерезисными называют схемы сравнения, у которых передаточная характеристика неоднозначна. Наличие гистерезиса обеспечивается положительной обратной связью, охватывающей компаратор, с коэффициентом передачи . Такой компаратор представлен на рис. 1.

Рис. 1. Схема подключения компаратора с гистерезисом для сравнения однополярных сигналов.

АПХ этого компаратора представлена на рис. 2.

Рис. 2. АПХ компаратора с гистерезисом.

Отличие такого компаратора от однопорогового хорошо видно по временным диаграммам, представленным на рис. 3. На этих диаграммах видно, что при наложении на входной сигнал шумов, у однопорогового компаратора происходит много «лишних» переключений. Компаратор с гистерезисом исключает эти переключения, благодаря тому, что он увеличивает пороговое напряжение, когда входной сигнал меняется от меньшего значения к большему, и уменьшает его, когда входной сигнал изменяется от большего значения к меньшему.

Рис. 3. Временные диагрммы иллюстрирующие работу однопорогового компаратора (б) и компаратора с гистерезисом (в).

Расчет схемы

Выполнение расчетов будет основано на принципиальной схеме, представленной на рис. 1.

Выберем компаратор К521СА3. Для его питания необходимы источники напряжения +12 В и -6 В.

Номинал резистора равен эквивалентному сопротивлению:

. (1)

Полярности напряжений и должны совпадать с полярностью . Согласно условию опорное напряжение находится по формуле (2):

(2)

Коэффициент передачи цепи ПОС определяется из условия (3):

(3)

Откуда .(4)

Опорное напряжение в нашей схеме задано дополнительным делителем напряжения,подключенным к источнику питания компаратора, значит

(5)

Для определения номиналов оставшихся резисторов дополним уравнение (5) еще двумя, полученными из условий обеспечения заданного значения и минимизации погрешности работы компаратора, обусловленной его неидеальностью.

(6)

Решая систему уравнений (6) находим

(7)

Выражая из (7) неизвестные номиналы, получаем:

(8)

Из третьего уравнения системы (6) найдем :

(9)

Возьмём из стандартных рядов номиналы, наиболее близкие к рассчитанным:

Другие стьтьи в тему

Проектирование цифровых устройств
1. Произвести синтез цифрового устройства управления (ЦУУ) в базисах мультиплексоров, логических элементов Шеффера и Пирса в соответствии с заданным вариантом (приложения №1 и №2). 2. Произвести схемотехническое моделирование синтезированных схем ЦУУ с помощью программы Electronics Wor ...

Разработка системы автоматического регулирования
автоматический регулирование частотный Для осуществления автоматического управления техническим процессом создается система, состоящая из управляемого объекта и связанного с ним управляющего устройства. Как и всякое техническое сооружение, система должна обладать констр ...