Компаратор напряжений

Основные применения ОУ

Выходное сопротивление

Выходное сопротивление R_вых показывает, как изменяется выходное напряжение ОУ при изменении его выходного тока. Для измерения R_вых на вход ОУ, охваченного отрицательной обратной связью, подается входной сигнал (например, гармонический). Выходное напряжение измеряется при разных значениях нагрузки, а, следовательно, и выходного тока. Выходное сопротивление рассчитывается, как отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему это изменение приращению выходного тока.

Из всего многообразия схем с ОУ можно выделить три типа включения усилителей: ОУ с отрицательной обратной связью; ОУ без обратной связи (разомкнутый усилитель); ОУ с положительной обратной связью.

Отрицательная обратная связь позволяет операционному усилителю находиться в линейном режиме. За счет этого обеспечивается прямая пропорциональная зависимость выходного напряжения от Е_д. Такая обратная связь используется в усилительных схемах, источниках напряжения и тока, других схемах преобразования аналоговых сигналов.

В разомкнутом состоянии ОУ находится в состоянии насыщения. При этом знак постоянного выходного напряжения зависит от знака Е_д. В этом включении ОУ используется как компаратор (устройство сравнения напряжений). Подключение положительной обратной связи позволяет улучшить характеристики компараторов: исключить ложные срабатывания при наличии помех за счет регулируемого изменения «чувствительности» компаратора; повысить быстродействие.

Схема компаратора на ОУ представлена на рис.2.101.

На инвертирующий вход ОУ подано опорное напряжение U_оп. С опорным напряжением сравнивается входной сигнал треугольной формы Е_вх. Пока U_оп больше Е_вх дифференциальное входное напряжение отрицательно. Поэтому на выходе ОУ присутствует напряжение насыщения отрицательной полярности. Когда значение Е_вх превысит величину U_оп, компаратор переключится в состояние положительного напряжения насыщения, так как Е_д сменит знак на противоположный. В дальнейшем переход к отрицательному напряжению насыщения произойдет, как только Е_вх станет меньше U_оп.

Рис.2.101. Использование ОУ в качестве компаратора напряжений

а. – принципиальная схема компаратора;

б. – временные диаграммы работы компаратора.

Компаратор позволяет сравнивать входное напряжение с заданным (опорным) напряжением и фиксировать моменты времени, когда контролируемое напряжение «пересекает» уровень опорного сигнала. Этому моменту времени соответствует изменение полярности выходного напряжения ОУ. «Направление» изменения контролируемого напряжения (уменьшение или увеличение) определяется знаком выходного напряжения ОУ, установившегося сразу после переключения компаратора, рис.2.101.б.

Рассмотренную схему называют также детектором уровня (опорного напряжения). В качестве опорного напряжения можно использовать потенциал земли. Для этого достаточно заземлить любой вход ОУ, а на другой вход подать контролируемый сигнал. Такая схема называется детектором нулевого уровня.

Дата добавления: 2014-01-07