Аналоговые компараторы и их применение
Понятие аналогового компаратора, принцип его работы. Отличие схемы включения операционного усилителя в режиме аналогового компаратора от типовых схем применения операционных усилителей. Схема формирователя на компараторе, использующая принцип гистерезиса.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.12.2014 |
| Размер файла | 313,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Аналоговые компараторы и их применение
Цель работы: Изучение принципа работы и схем применения аналоговых компараторов
Теоретические сведения:
Компараторы представляют собой операционные усилители (ОУ) специального назначения, предназначенные для сравнения по уровню двух входных напряжений. В зависимости от того, какое напряжение больше другого, выход компаратора может находиться в одном из двух состояний,- логического нуля или логической единицы. Компаратор имеет высокую чувствительность и способен реагировать на разность входных напряжений меньше 1 милливольта. В качестве компаратора может применяться обычный ОУ при условии отсутствия сопротивления обратной связи между выходом и инвертирующим входом. В таком включении ОУ имеет очень высокий коэффициент усиления (порядка десятков-сотен тысяч раз) и может применяться во многих компараторных схемах. В современной схемотехнике предпочтение отдается специально спроектированным компараторам, более удобным для применения. Компараторы нашли применение в схемах контроля величин напряжений, аналого-цифрового преобразования, сдвига уровней сигналов и множестве других схем.
Питание компараторов может осуществляться как от двухполярных, так и от однополярных источников питания, входные напряжения также могут иметь различную полярность. Выходное напряжение, в случае его подачи на логические ТТЛ или КМОП микросхемы, обычно устанавливают равным напряжению питания цифровой части аппаратуры, соответствующему уровню логической “1”.
На рис.9.1 показана одна из типовых схем включения компаратора.
.
Рис.9.1. Типовая схема контроля уровня на аналоговом компараторе.
На этом рисунке показано вредное влияние наложенных шумов, вызывающих появление пачек импульсов на выходе компаратора. Для устранения этого нежелательного явления применяют специальные схемы компараторов с гистерезисом - триггеров Шмидта [2]. Компараторы могут также применяться в формирователях импульсов и многоуровневых индикаторах.
На рис.9.2 показана схема для снятия передаточной характеристики компаратора. На вход Y подано постоянное напряжение 20 мВ, напряжение на входе X, регулируемое в небольших пределах потенциометром R1, может быть как меньше, так и больше напряжения на входе Y. Напряжение на входе X увеличивают от минимального до максимального значения, контролируя изменения выходного напряжения и состояние светодиодного индикатора при переключении компаратора.
Рис.9.2 Схема для снятия передаточной характеристики компаратора.
На рис.9.3 показана схема формирователя прямоугольных импульсов с регулируемым порогом срабатывания.
Рис.9.3. Схема формирователя прямоугольных импульсов с регулируемым порогом срабатывания.
На вход схемы подается напряжение синусоидальной формы с частотой f и амплитудой Um , которое с помощью компаратора преобразуется в последовательность импульсов положительной полярности с амплитудой аналоговый компаратор усилитель гистерезис
5 В, которые могут быть поданы на входы цифровых микросхем.
На рис.8.4 показана схема 4-х уровневого индикатора напряжения. При малом входном напряжении ни один светодиодный индикатор не светится. По мере увеличения входного напряжения, когда напряжение на входах Х достигает уровня опорного напряжения Uоп = 2В, происходит поочередное переключение компараторов (начиная с верхнего по схеме), сопровождаемое соответствующей индикацией.
Рис.9.4. Схема 4-х уровневого индикатора напряжения.
Выполнение работы
1. Собрать схему (рис.9.2), используя данные табл.9.1.
Табл.9.1.
|
Вар. |
Схема1 (рис.2) |
Схема2 (рис.3) |
Схема3 (рис.4) |
|
|
1 |
R1=10 Ом, R2= 1 кОм |
f=1 кГц |
R2=1 кОм |
|
|
2 |
R1=20 Ом, R2= 2 кОм |
f=2 кГц |
R2=2 кОм |
|
|
3 |
R1=50 Ом, R2= 5 кОм |
f=3 кГц |
R2=3 кОм |
|
|
4 |
R1=100 Ом, R2= 10 кОм |
f=4 кГц |
R2=3,9 кОм |
|
|
5 |
R1=200 Ом, R2= 20 кОм |
f=5 кГц |
R2=4,7 кОм |
|
|
6 |
R1=500 Ом, R2= 50 кОм |
f=6 кГц |
R2=5,6 кОм |
|
|
7 |
R1=1 кОм, R2= 100 кОм |
f=7 кГц |
R2=6,8кОм |
|
|
8 |
R2= 2 кОм, R2= 200 кОм |
f=8кГц |
R2=7,5 кОм |
|
|
9 |
R2= 5 кОм, R2= 500 кОм |
f=9кГц |
R2=8,2 кОм |
|
|
10 |
R2= 10 кОм, R2= 1 МОм |
f=10 кГц |
R2=9.1 кОм |
|
|
11 |
R2= 20 кОм, R2= 2 МОм |
f=11 кГц |
R2=10 кОм |
|
|
12 |
R2= 10 Ом, R2= 1 кОм |
f=12 кГц |
R2=11 кОм |
|
|
13 |
R2= 20 Ом, R2= 2 кОм |
f=13 кГц |
R2=12 кОм |
|
|
14 |
R2= 50 Ом, R2= 5 кОм |
f=14 кГц |
R2=13 кОм |
|
|
15 |
R2= 100 Ом, R2= 10 кОм |
f=15 кГц |
R2=15 кОм |
|
|
16 |
R2= 200 Ом, R2= 20 кОм |
f=16 кГц |
R2=16 кОм |
|
|
17 |
R2= 500 Ом, R2= 50 кОм |
f=17 кГц |
R2=18 кОм |
|
|
18 |
R2= 1 кОм, R2= 100 кОм |
f=18 кГц |
R2=20 кОм |
|
|
19 |
R2= 2 кОм, R2= 1 МОм |
f=19 кГц |
R2=22 кОм |
|
|
20 |
R2= 10 Ом, R2= 2 МОм |
f=20 кГц |
R2=24 кОм |
2. Снять отсчеты напряжений в зоне переключения компаратора.
3. По полученным данным построить график передаточной характеристики компаратора
Uвых = f (Uвх.х - Uвх.y),
где (Uвх.х - Uвх.y) - напряжение между входами компаратора X и Y, контролируемое мультиметром XMM1.
4. Собрать схему формирователя (рис.9.3), используя данные табл.9.1.
5. Включить моделирование и, изменяя порог переключения компаратора при помощи потенциометра R1, проследить за изменением параметров выходных импульсов. Дать объяснение полученным данным.
6. Собрать схему индикатора уровня (рис.9.4), используя данные табл.9.1.
7. Включить режим моделирования и, изменяя величину входного напряжения при помощи потенциометра R1, определить уровни входного напряжения, при которых происходит переключение каждого компаратора, сопровождаемое соответствующей индикацией. Зафиксировать для отчета результаты измерений (4 скриншота).
Контрольные вопросы:
1. Что такое аналоговый компаратор?
2. Поясните принцип работы аналогового компаратора.
3. Чем типовых отличается схема включения операционного усилителя в режиме аналогового компаратора от типовых схем применения операционных усилителей?
4. Каким образом сигнал с наличием шумов может повлиять на работу компаратора?
5. Что такое гистерезис?
6. Назовите схему формирователя с повышенной помехоустойчивостью, реализуемую на компараторе и использующую принцип гистерезиса.
7. Назовите основные применения аналоговых компараторов.
Список литературы
1. Введение в Multisim. Трехчасовой курс. National Instruments, 2006.
2. Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. - 5-е изд. - Спб.: КОРОНА; М.: Бином-Пресс, 2006.-416 с.
3. Марченко А.Л. Основы электроники. Учебное пособие для вузов. - М.:ДМК Пресс, 2008 - 296 с.
4. Бейкер, Бонни. Что нужно знать цифровому инженеру об аналоговой электронике. Пер. с англ. - М.: Додэка-ХХI, 2010 - 360 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Принцип действия цифрового компаратора. Фиксация входного напряжения на уровнях, совместимых с логическими уровнями транзисторно-логических микросхем. Схема компаратора на операционном усилителе. Структура логического элемента одноразрядного компаратора.
лабораторная работа [46,1 K], добавлен 12.01.2010Компенсация напряжения сдвига операционных усилителей, их свойства и принцип работы. Исследование работы инвертирующего, неинвертирующего и дифференциального включения операционного усилителя. Измерение коэффициента ослабления синфазной составляющей.
лабораторная работа [4,0 M], добавлен 16.12.2015Общая характеристика компараторов, их назначение и исследование основных схем. Аналоговый интегральный компаратор, его схема и принцип работы. Схемы включения выходного каскада компаратора 521СА3. Параметры, характеризующие качество данного устройства.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 17.11.2014Принцип действия схемы генератора на основе операционного усилителя. Проверка работы мультивибратора в программе Micro-Cap, определение относительной погрешности. Описание интегральной схемы К572ПА2. Схема дискретно-аналогового преобразования фильтра.
курсовая работа [790,6 K], добавлен 06.04.2013Принципиальная схема усилителя-формирователя и блока питания, параметры их элементов. Основные виды фоторезисторов. Вид статической характеристики усилителя формирователя. Принципиальная схема моста постоянного тока с терморезистором и фоторезистором.
курсовая работа [430,8 K], добавлен 26.01.2010Основные схемы включения операционного усилителя и его характерные свойства. Исследование неинвертирующего и инвертирующего включения данных устройств, усилители переменного тока на их основе. Выпрямители и детекторы сигналов на операционных усилителях.
курсовая работа [825,0 K], добавлен 19.03.2011Особенности архитектуры и принцип работы конвейерных аналого-цифровых преобразователей. Использование цифровой корректировки для устранения избыточности. Схемы КМОП ключа, выборки-хранения, компаратора, умножающего цифро-аналогового преобразователя.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 06.02.2013Расчет интегрирующего усилителя на основе операционного усилителя с выходным каскадом на транзисторах. Основные схемы включения операционных усилителей. Зависимость коэффициента усиления от частоты, а также график входного тока усилительного каскада.
курсовая работа [340,2 K], добавлен 12.06.2014Разработка формирователя импульсов трапецеидальной формы - мультивибратора на биполярных транзисторах, триггера на биполярных транзисторах, RC-фильтра, одновибратора в интегральном исполнении. Исследование компаратора на основе операционного усилителя.
курсовая работа [735,3 K], добавлен 23.06.2012Условное обозначение операционного усилителя и его передаточная характеристика. Эквивалентная схема замещения операционных усилителей. Допущения, принятые при рассмотрении работы идеального операционного усилителя. Изменяемый коэффициент усиления.
презентация [730,7 K], добавлен 02.03.2016Понятие и назначение операционных усилителей, их структура и основные функции, разновидности и специфические признаки, сферы применения. Инвертирующее и неинвертирующее включение операционных усилителей. Активные RC-фильтры. Компараторы сигналов.
контрольная работа [72,0 K], добавлен 23.12.2010Параметры и свойства устройств обработки сигналов, использующих операционного усилителя в качестве базового элемента. Изучение основных схем включения ОУ и сопоставление их характеристик. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств.
реферат [201,0 K], добавлен 21.08.2015Изучение методов измерения основных параметров операционных усилителей. Исследование особенностей работы операционного усилителя в режимах неинвертирующего и инвертирующего усилителей. Измерение коэффициента усиления инвертирующего усилителя.
лабораторная работа [751,7 K], добавлен 16.12.2008Принцип действия формирователя импульса тока. Принцип работы таймера 555 в схеме одиночного запуска. Эскизный расчет схемы формирователя, схемы с таймером. Выбор элементов и компонентов схемы. Детальный расчет, эскиз размещения элементов и компонентов.
курсовая работа [120,2 K], добавлен 11.03.2010Устройство интегратора, построенного на операционном усилителе. Принцип действия прибора, принципиальные схемы и основные выражения. Основные проблемы и способы их решения. Применение интегратора на операционных усилителях. Тестирование и описание схем.
курсовая работа [529,2 K], добавлен 21.06.2014Напряжение верхней и нижней точек срабатывания. Схема подключения компаратора с гистерезисом для сравнения однополярных сигналов. Расчет точности параметров устройства. Моделирование работы схемы на компьютере. Зависимости электрических параметров.
курсовая работа [562,0 K], добавлен 24.06.2013Понятие электронного усилителя, принцип работы. Типы электронных усилителей, их характеристики. Типы обратных связей в усилителях и результаты их воздействия на работу электронных схем. Анализ электронных усилителей на основе биполярных транзисторов.
курсовая работа [540,7 K], добавлен 03.07.2011Проектирование измерительного усилителя, его входной и выходной части. Расчет логического блока данного прибора. Расчет делителя напряжения. Использование электронного аналогового ключа. Проектирование цифрового частотомера. Разработка блока питания.
курсовая работа [490,4 K], добавлен 17.06.2011Принцип кодирования аналогового сообщения, основанный на счетно-импульсном методе, принцип весового декодирования и демодуляции. Использование избыточного кодирования для повышения помехоустойчивости системы связи, влияние помех на качество передачи.
лабораторная работа [134,0 K], добавлен 17.07.2010Понятие и принцип работы электронного усилителя. Типы электронных усилителей, их параметры и характеристики. Сравнительный анализ параметров усилителей с различным включением транзисторов в схемах. Расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 03.07.2011
