Компаратор, Триггер Шмидта.ppt

усилители (ОУ). В таких устройствах, в отличие от аналоговых устройств,

ОУ в основном работает в режиме насыщения, и выходное напряжение может принимать одно из двух значений: либо +Uвых max либо –Uвых max. В связи с высоким значением коэффициента усиления в линейном режиме переход ОУ из режима насыщения с выходным напряжением +Uвых max в режим с напряжением –Uвых max и наоборот, при изменении входного напряжения происходит практически «скачком».
Такой ход передаточной характеристики ОУ, а также наличие у него двух входов, позволяет использовать этот элемент в качестве устройства сравнения измеряемого напряжения с опорным напряжением, которое называется компаратором. Критерием сравнения двух уровней напряжения является полярность напряжения на выходе ОУ.

ОУ: а- схема компаратора;
б- его передаточная характеристика

подается на один из входов ОУ, а измеряемое – на

другой. Если измеряемое напряжение изменяется во времени, то при достижении им уровня опорного произойдет изменение полярности выходного напряжения. Например, опорное напряжение U положительной полярности подается на неинвертирующий вход ОУ, а измеряемое u - на инвертирующий вход, Тогда при u < U на выходе ОУ напряжение будет положительное, а при u > U - отрицательным . Видно, что изменение полярности выходного напряжения происходит тогда, когда входное напряжение проходит значение U .
Наряду с простейшей схемой компаратора широко используется схема на ОУ с положительной обратной связью, называемая триггером Шмитта.

(U0>0):
а- схема триггера; б- его передаточная характеристика

Компонента этого напряжения, поступающая с выхода ОУ, определяется при условии,

что напряжение дополнительного источника равно нулю (U = 0). Компонента напряжения, обусловленная источником U , определяется при условии равенства нулю напряжения на выходе ОУ. Тогда величина опорного напряжения

Uоп=uвых +U0 (1)
где величина напряжения uвых может принимать только два значения: или +Uвых max или –Uвых max. При положительном напряжении на выходе ОУ согласно соотношению (1) на неинвертирующий вход подается напряжение
Uср=U0+ R1 (2)

которое называется напряжением срабатывания. При отрицательной полярности выходного напряжения на неинвертирующем входе ОУ напряжение равно
Uотп=U0- R1 (3)
которое называется напряжением отпускания.

Uср-Uотп= Uвых max

Находит также применение схема триггера Шмитта, в которой входное напряжение подается на неинвертирующий вход ОУ, а опорное – на инвертирующий
Использование триггера Шмитта придает системам автоматического регулирования и защиты новое свойство. Действительно, при применении простейшей схемы компаратора величина напряжения, при которой срабатывают эти системы, остается одинаковой вне зависимости от того, в какую сторону изменяется величина контролируемого напряжения. При применении триггера Шмитта срабатывание систем автоматического регулирования или релейной защиты будет происходить при превышении контролируемым напряжением величины U , а восстановление режима работы аппаратуры, которое было до срабатывания, происходит только после уменьшения контролируемого напряжения ниже напряжения отпускания. Такое разделение напряжений срабатывания и отпускания обеспечивает, в частности, иные условия работы аппаратуры, при многократных небольших изменениях контролируемого напряжения. При применении простейшего компаратора режимы работы аппаратуры будут многократно изменяться в соответствии с изменением контролируемого напряжения. Применение триггера Шмитта исключает такие частые переключения, которые не всегда необходимы

свойство. Действительно, при применении простейшей схемы компаратора величина напряжения, при

которой срабатывают эти системы, остается одинаковой вне зависимости от того, в какую сторону изменяется величина контролируемого напряжения. При применении триггера Шмитта срабатывание систем автоматического регулирования или релейной защиты будет происходить при превышении контролируемым напряжением величины U , а восстановление режима работы аппаратуры, которое было до срабатывания, происходит только после уменьшения контролируемого напряжения ниже напряжения отпускания. Такое разделение напряжений срабатывания и отпускания обеспечивает, в частности, иные условия работы аппаратуры, при многократных небольших изменениях контролируемого напряжения. При применении простейшего компаратора режимы работы аппаратуры будут многократно изменяться в соответствии с изменением контролируемого напряжения. Применение триггера Шмитта исключает такие частые переключения, которые не всегда необходимы