Дослідження аналогового компаратора на операційному підсилювачі

Мета роботи: теоретичне вивчення аналогових компараторів.

Теоретичні відомості

Аналоговий компаратор – це пристрій, призначений для порівняння двох сигналів. Найпростіша схема компаратора може буи побудована на операційному підсилювачі без зворотнього зв’язку. На один із входів операційного підсилювача подається відома опорна напруга, а на інший – аналоговий сигнал, який порівнюється. Напруга на виході операційного підсилювача являє собою добуток коефіцієнта підсилення з розімкненою петлею зворотного зв’язку на різницю напруг на неінвертуючому і інвертуючому входах. Так як коефіцієнт підсилення реального операційного підсиоювача рівен десяткам тисяч, то навіть при різниці напруг на входах в долі мілівольта напруга на виході реального операційного підсилювача буде рівна його додатній або від’ємній напрузі насиччення. Тобто доки вхідний сигнал менший опорного – на виході операційного підсилювача буде додатня напруга насиччення. Як тільки вхідний сигнал стане більшим за опорний – вихідна напруга операційного підсилювача стане рівна від’ємній напрузі насиччення. Схема такого інтегрального компаратора та його передавальна характеристика представлені на Рис. 1.4

Рис. 4.1. Інтегральний неінвертуючий двовходовий компаратор та його передавальна характеристика

 

Рис. 4.2. Одновходовий компаратор.

Напруга, при якій спрацьовує компаратор: .

Якщо на компаратор подати періодичну вхідну напругу, то на виході його також формуватиметься періодична напруга типу „несиметричний меандр” (Рис. 4.3.).

Знаючи закон зміни вхідного сигналу і параметри елементів схеми компаратора, можна визначити часові параметри вихідного сигналу (t₁ та t₂), а за ними визначити скважність:

(4.1)

 

Рис. 4.3. Формування „несиметричного меандру”

 

Порядок проведення роботи

1. Ознайомитись зі схемою одновходового аналогового компаратора.

 

 

Рис. 4.4. Схема аналогового компаратора, що досліджується

 

2. Задати опорну напругу в межах від -2 до 2 В і амплітуду синусоїдального сигналу таким чином, щоб на виході компаратора спострігався несиметричний меандр.

3. На основі осцилограмми вихідного сигналу компаратора визначити часові параметри і скважність.

4. Розрахувати напругу спрацювання.

5. Повторити досліди, змінюючи опорну напругу і аміплітуду синусоїдального сигналу. Результати занести в таблицю.

 

Таблиця 4.1.

#	UВХ, UОП, Uпор В	t1, t2, мс	Скважність

 

Звіт повинен містити:

1. Схему досліджуваного аналогового компаратора.

2. Розрахунок скважності несиметричного меандру, розрахунок опорної напруги.

3. Висновки про об’єм виконаної роботи.

 

Контрольні тестові питання:

1. Що таке аналоговий компаратор?

2. Що є основою для побудови схем аналогових компараторів?

3. В чому головна різниця між одновходовим і двовходовим компаратором?

4. Чим визначаються рівні вихідної напруги компаратора?

5. Що таке скважність і коефіцієнт заповнення?

6. З яких основних вузлів складається компаратор?

7. Поясніть відмінності в будові інвертуючого і неінвертуючого компаратора.

8. Чим визначається поріг спрацювання одновходового компаратора?

9. Де використовуються аналогові компаратори?

10. Що таке ШІМ-компаратор?

 

 

Лабораторна робота №5