Триггер шмитта на оу с однополярным питанием. Триггер Шмитта на операционном усилителе: принцип работы и применение

Как работает триггер Шмитта на операционном усилителе. Какие преимущества дает использование триггера Шмитта. Где применяется триггер Шмитта в электронных схемах. Как рассчитать пороги срабатывания триггера Шмитта.

Принцип работы триггера Шмитта на операционном усилителе

Триггер Шмитта представляет собой компаратор с положительной обратной связью, построенный на основе операционного усилителя. Ключевые особенности триггера Шмитта:

• Имеет два порога срабатывания — верхний и нижний
• Обладает гистерезисом — разницей между порогами срабатывания
• При превышении верхнего порога выход переключается в высокое состояние
• При снижении ниже нижнего порога выход переключается в низкое состояние
• В диапазоне между порогами состояние выхода не меняется

Такое поведение обеспечивается за счет положительной обратной связи, которая создает эффект защелкивания состояния. Это повышает помехоустойчивость схемы.

Преимущества использования триггера Шмитта

Применение триггера Шмитта в электронных схемах дает следующие преимущества:

• Повышенная помехозащищенность за счет гистерезиса
• Формирование четких фронтов из зашумленного сигнала
• Предотвращение многократных переключений на границе порогов
• Возможность регулировки порогов срабатывания
• Простота реализации на операционном усилителе

Благодаря этим свойствам триггер Шмитта часто используется для преобразования аналоговых сигналов в цифровые.

Области применения триггера Шмитта

Триггер Шмитта находит широкое применение в электронных схемах:

• Формирование прямоугольных импульсов из синусоидального сигнала
• Подавление дребезга контактов механических переключателей
• Восстановление цифровых сигналов в зашумленных линиях связи
• Детектирование пересечения нуля в источниках питания
• Генераторы прямоугольных импульсов
• Преобразователи уровня в схемах сопряжения

Таким образом, триггер Шмитта является универсальным элементом для обработки аналоговых и цифровых сигналов.

Расчет порогов срабатывания триггера Шмитта

Для расчета порогов срабатывания триггера Шмитта на операционном усилителе используются следующие формулы:

• Верхний порог: U_вп = U_оп * (1 + R₁/R₂)
• Нижний порог: U_нп = U_оп * R₂/(R₁ + R₂)
• Гистерезис: ΔU = U_вп — U_нп

Где U_оп — опорное напряжение, R₁ и R₂ — резисторы в цепи положительной обратной связи.

Подбирая номиналы резисторов, можно задать требуемые пороги срабатывания и величину гистерезиса триггера Шмитта.

Схемотехническая реализация триггера Шмитта

Рассмотрим типовую схему триггера Шмитта на операционном усилителе:

«` «`

Основные элементы схемы:

• Операционный усилитель в режиме компаратора
• Резистор R1 в цепи положительной обратной связи
• Резистор R2 для задания опорного напряжения
• Входной сигнал подается на неинвертирующий вход
• Опорное напряжение подается на инвертирующий вход

Такая схема обеспечивает формирование четких прямоугольных импульсов из входного аналогового сигнала с заданными порогами срабатывания.

Моделирование работы триггера Шмитта

Для наглядной демонстрации работы триггера Шмитта можно провести моделирование его характеристик в программе схемотехнического моделирования. Рассмотрим результаты такого моделирования:

«` Входное напряжение Выходное напряжение U_нп U_вп «`

На графике хорошо видны:

• Верхний и нижний пороги срабатывания
• Петля гистерезиса между порогами
• Резкое переключение выхода при пересечении порогов

Такая характеристика обеспечивает четкое формирование выходных импульсов без ложных срабатываний на границе порогов.

Практические рекомендации по применению триггера Шмитта

При использовании триггера Шмитта в реальных схемах следует учитывать ряд практических моментов:

• Выбирать операционный усилитель с достаточным быстродействием
• Обеспечивать надежное питание ОУ с развязкой по питанию
• Учитывать влияние входной емкости на быстродействие
• При необходимости добавлять защиту входов ОУ
• Оптимизировать номиналы резисторов для нужных порогов
• Проверять работу схемы при крайних значениях питания

Соблюдение этих рекомендаций позволит реализовать надежно работающий триггер Шмитта для конкретного применения.

Триггер шмитта на оу с однополярным питанием

Портал о науке и технике Статьи Новости Видео Обзоры. Забыли пароль? Воспользуйтесь строкой поиска, чтобы найти нужный материал. Главная Схемотехника Как работает компаратор на операционном усилителе ОУ. Как работает компаратор на операционном усилителе ОУ.

Поиск данных по Вашему запросу:

Триггер шмитта на оу с однополярным питанием

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Операционные усилители
• Расчет триггера Шмитта на ОУ
• Операционный усилитель для чайников
• ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛОГОВОГО КОМПАРАТОРА И ТРИГГЕРА ШМИТТА
• Primary Menu
• Триггер Шмитта на операционном усилителе (ОУ)
• Аналоговый компаратор
• СПЕЦИАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
• Компараторы и триггеры Шмитта на ОУ

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Что такое триггер Шмитта?

Операционные усилители

Каждое звено предназначается для осуществления одной из частных операций, присущих данному узлу. В схеме звена может содержаться одна или несколько микросхем, благодаря которым такие звенья относят к активным и называют функциональными элементами. Наряду с функциональными элементами в схемах реле защиты применяют также звенья, не содержащие интегральных микросхем.

В отличие от функциональных элементов такие звенья называют пассивными. Отдельные типовые схемы усилителей на реальных ОУ: а — усилитель-ограничитель; б — сумматор на базе инвертирующего усилителя; б — дифференциальный усилитель Остановимся на типовых схемах функциональных элементов, используемых в серийных реле защиты. Большинство из них заимствовано из схем, используемых в измерительной технике и промышленной автоматике.

К числу наиболее часто применяемых функциональных элементов следует в первую очередь отнести схемы усилителей, содержащих ОУ. Среди них можно указать уже известные из предыдущего параграфа схемы неинвертирующего и инвертирующего усилителей, изображенные на рис. Широко применяют также повторители напряжения, показанные на рис.

Наряду с ними довольно часто в реле защиты применяют усилители с ограничением уровня выходного напряжения, называемые сокращенно усилителями-ограничителями. Ограничения достигают за счет включения параллельно сопротивлению обратной связи двух встречно включенных стабилитронов рис.

Здесь UcT — напряжение пробоя стабилитрона, а 0,7 В — падение напряжения на стабилитроне в прямом, диодном направлении. Часто используют схемы сумматоров напряжения на ОУ. Один из вариантов схемы сумматора с тремя входами, выполненный на основе инвертирующего усилителя, показан на рис.

На инвертирующий вход подаются складываемые напряжения через индивидуальные резисторы Rl —R3. Выходное напряжение будет пропорционально сумме входных напряжений. Сумматоры обладают малым собственным потреблением и позволяют поднять значение суммы напряжений до желаемого уровня.

Они успешно используются в схемах формирователей сигналов, фильтров симметричных составляющих и для сравнения мгновенных или средних значений подаваемых напряжений.

К числу типовых относится также схема дифференциального усилителя, показанная на рис. Таким образом, данная схема обеспечивает усиление разности входных напряжений. Дифференциальный усилитель применяется также в качестве основы для получения схем различных сумматоров-вычитателей. Рассмотрим еще несколько схем применения серийных ОУ. Компараторы представляют собой схемы, обеспечивающие сравнение двух входных напряжений.

Напряжение на выходе компаратора скачкообразно изменяется, когда одна из сравниваемых величин становится больше другой. В реле защиты широко используются компараторы, в которых одной входной величиной является опорное напряжение заданного значения, а другой — напряжение, пропорциональное измеряемому напряжению или току, которое поступает от соответствующих датчиков.

Компараторы используются также в качестве нуль-индикаторов. В них один из входов компаратора заземляется и скачкообразное изменение выходного напряжения происходит при переходе измеряемого сигнала через нулевое значение.

Одна из типовых схем компаратора показана на рис. На вход 1 подается измеряемый сигнал, а на вход 2 — опорное напряжение. Пока измеряемое напряжение меньше опорного, на выходе ОУ держится максимальное выходное напряжение, совпадающее по знаку с опорным. Как только измеряемое напряжение станет больше опорного примерно на величину, равную свойственному данному ОУ напряжению суммирующей точки, выходное напряжение немедленно изменит свой знак на противоположный, сохранив максимальное значение.

Компаратор на реальных ОУ: а — однопороговый для однополярных сигналов; б — однопороговый для разнополярных сигналов; в — двухпороговый компаратор; г — инвертирующий триггер Шмитта; д — передаточная характеристика триггера Шмитта Если нужно ограничить выходное напряжение определенным уровнем, то в цепи обратной связи устанавливают два стабилитрона, включенных встречно. Другая типовая схема компаратора, называемого еще суммирующим, показана на рис. Компаратор применяется для сравнения разнополярных напряжений, подаваемых на его входы, при этом входные напряжения могут быть весьма большими.

Изменение знака выходного напряжения происходит при переходе напряжения, приходящего на инвертирующий вход, через нулевое значение. Описанные компараторы получили наименование однопороговых. Схема двухпорогового компаратора показана на рис. Потенциалы узлов моста, примыкающих к инвертирующему входу и выходу ОУ, одинаковы, при этом сопротивление в цепи отрицательной обратной связи настолько мало, что коэффициент усиления схемы близок к нулю.

Выходное напряжение держится на уровне прямого падения напряжения на диодах VD1-VD4. При появлении входного сигнала по диодам VD1- VD4 начинают протекать дополнительные токи. Это приведет к резкому возрастанию сопротивления обратной связи и соответственно к появлению максимального значения ивых.

При отрицательном входном напряжении схема работает аналогично, только знак выходного напряжения будет противоположным. Подбором сопротивлений —R3 можно регулировать уровень порогового напряжения. Рассмотренная схема обладает повышенной помехоустойчивостью. Триггер Шмитта представляет собой компаратор с одним заземленным входом, заданным опорным напряжением и положительной обратной связью. Благодаря ей изменение знака выходного напряжения и обратный переход в начальное состояние происходит при разных уровнях входного напряжения.

Рассмотрим, как работает одна из распространенных схем — инвертирующий триггер Шмитта со смещенной характеристикой, изображенный на рис. На рис. Она имеет четко выраженный «релейный» характер. Поэтому такие триггеры часто используют в исполнительной части реле. Применяют их также для преобразования синусоидальных напряжений в прямоугольные, особенно при искаженной форме кривой напряжения.

Существуют и другие схемы исполнения триггеров Шмитта, на которых мы останавливаться не будем, чтобы не повторяться. Выпрямители на операционных усилителях применяют в тех случаях, когда нужно обеспечить выпрямление с точным сохранением формы кривой выпрямленного сигнала. В качестве примера рассмотрим одну из часто встречающихся схем.

Двухполупериодный выпрямитель, воспроизводящий с большой точностью каждый из двух полупериодов выпрямленного напряжения переменного тока, показан на рис. Благодаря тому, что диоды VD1 и VD2 включены в цепь обратной связи операционного усилителя А1, падение напряжения на них не сказывается на форме выходного напряжения, что позволяет без искажений выпрямлять напряжения, измеряемые единицами милливольт.

Все сопротивления, установленные в схеме, имеют одинаковые значения. При поступлении на схему положительной полуволны выпрямляемого напряжения на выходе появляется напряжение отрицательного знака того же значения, так как при этом открывается диод VD1, и обратная связь осуществляется через резистор R2. Поступая во второй каскад на операционном усилителе А2, у которого неинвертирующий вход находится под потенциалом суммирующей точки А1, близким к нулю, зто напряжение инвертируется.

На выходе схемы получается напряжение, совпадающее по знаку и по значению со входным. Когда на схему приходит отрицательная полуволна измеряемого напряжения, режим обратной связи первого каскада изменяется.

Диод VD1 закрывается, открывается диод VD2, и обратная свзяь проходит параллельно через R3 и сумму сопротивлений R2 и R4, объединенных в суммирующей точке А2. Режим второго каскада становится другим. Его инвертирующий вход оказывается связанным с суммирующей точкой А1, имеющей потенциал, близкий к нулю, через резисторы R2 и R4. На неинвертирующий вход А2 приходит положительное напряжение с выхода А1.

Таким образом, схема обеспечивает выпрямление входных сигналов без искажения как положительных, так и отрицательных полуволн. Интеграторы, выполненные на ОУ, часто применяются в схемах реле защиты. Они используются при осуществлении различных фильтров, а также в элементах, реагирующих на среднее значение поступающего сигнала.

Интегрирование в геометрическом понятии представляет собой измерение площади, заключенной между двумя перпендикулярами, опущенными в начале и конце отрезка сложной кривой, и ограниченной самой кривой и ее проекцией на ось х. Операция интегрирования записывается в виде где а и b — координаты начала и конца проекции отрезка кривой на ось х.

Полной электрической аналогией процесса интегрирования является суммирование мгновенных значений переменного напряжения в заданном интервале времени. Простейший интегратор на операционном усилителе изображен на рис. Полагая, что схема интегратора выполнена на идеальном ОУ, мы можем принять, что напряжение в суммирующей точке UD- 0.

Так как неинвертирующий вход заземлен, то и потенциал инвертирующего входа можно считать равным нулю. Интегратор на ОУ: а — схема интегратора на идеальном ОУ; б — характеристики интегратора при входном сигнале постоянного значения; в — характеристики интегратора при входном периодическом сигнале прямоугольной формы; г — схема интегратора на реальном ОУ.

При выполнении интегратора на серийных ОУ схема рис. Это вызвано тем, что у реального усилителя может наблюдаться некоторый сдвиг выходного напряжения и имеются токи смещения, под действием которых может происходить заряд емкости при отсутствии входного сигнала.

Дифференциатор на ОУ: а — принципиальная схема; б — характеристики дифференциатора при входном сигнале треугольной формы; б — характеристики дифференциатора при входном сигнале прямоугольной формы Ключ К нужен для разряда емкости перед повторным включением интегратора. Кроме того, должны применяться добротные конденсаторы с очень малыми токами утечки.

Дифференциаторы — это схемы, напряжение на выходе которых пропорционально скорости изменения входного напряжения. Для этой цели они и используются в схемах реле защиты. Применительно к идеальным ОУ дифференциатор может быть представлен схемой, показанной на рис.

Эту схему применяют сравнительно редко из-за низкой помехоустойчивости, трудно поддающейся устранению. Активные фильтры довольно часто используются в реле защиты. Они представляют собой функциональные элементы, в которых в качестве частотно-избирательных звеньев используют резисторно-конденсаторные ЛС-цепочки, а в качестве активного звена — операционный усилитель.

Благодаря наличию ОУ такие фильтры называют активными. В отличие от них фильтры, содержащие только резисторы, конденсаторы и индуктивности, называют пассивными. По сравнению с последними активные фильтры имеют меньшие габариты и потребление, особенно при работе на частотах ниже 0,5 МГц.

Из других достоинств активных фильтров следует отметить, что они просты в изготовлении и При настройке, не содержат нелинейных элементов в виде индуктивностей, обеспечивают при необходимости усиление выходного сигнала и хорошее согласование с входными и выходными цепями.

Они имеют небольшие размеры и массу. К недостаткам активных фильтров можно отнести необходимость источника питания и ограничение диапазона рабочих частот несколькими мегагерцами. В применении к реле защиты эти недостатки существенного значения не имеют. На каждой из показанных характеристик фильтров могут быть выделены три определенные полосы частот: полоса пропускания а, где выходное напряжение имеет наибольшее значение, полоса запирания или подавления е, где выходное напряжение доходит до минимума, и промежуточная или переходная полоса б.

Последняя — это интервал частот, в пределах которого значение выходного напряжения изменяется от максимального до минимального. Чем уже переходная полоса, тем ближе характеристика фильтра к идеальной. Для ФНЧ первой границей полосы пропускания считается частота, при которой выходное напряжение фильтра становится ниже 0, его наибольшего значения в полосе пропускания.

Частотой запирания, иногда называемой частотой подавления или частотой ослабления и являющейся второй границей переходной полосы, считается частота flt при которой значение выходного напряжения спадает ниже 0,3 максимального. Амплитудно-частотные характеристики активных фильтров Кроме амплитудно-частотных характеристик для анализа работы фильтров строят также фазо-частотные характеристики ФЧХ , представляющие собой зависимость угла между векторами входного и выходного напряжений от частоты.

Это позволяет получать данные об изменении напряжений непосредственно в децибелах.

Расчет триггера Шмитта на ОУ

Триггера Шмитта является очень полезным элементом при проектировании проектировать схем различных устройств. Триггера Шмитта используется во многих областях электроники и связи. Довольно часто используется в цифровых схемах для сопряжения аналогового сигнала. Триггер срабатывает при определенном напряжении на его входе, выдавая сигнал логического уровня в зависимости от уровня напряжения на входе. Например, для восстановления цифрового сигнала в зашумленных линиях связи, в системах цифро-аналогового преобразования и так далее. Для построения триггера Шмитта используют компаратор на обычном операционном усилителе ОУ или же применяют специальную микросхему компаратора, и это встречается чаще. Необходимо обратить внимание, что при использовании ОУ в триггере Шмитта, если входной сигнал является медленно нарастающим или имеет шумы, то существует вероятность того, что выход будет многократно переключаться, вследствие неполного закрытия-открытия выходного транзистора ОУ.

инвертирующий триггер Шмитта, реализованный на ОУ и резисторах,. Операционный усилитель охвачен положительной обратной связью.

Операционный усилитель для чайников

Приветствую вас дорогие друзья! А сегодня речь пойдет о таком электронном устройстве как операционный усилитель. Например на этой картинке изображены два операционных усилителя российского производства. Также имеются выводы для подключения питания но на условных графических обозначениях их обычно не указывают. Для такого усилителя есть два правила которые помогут понять принцип работы:. Входы операционника обладают высоким входным сопротивлением или иначе говорят высоким импедансом. Усилитель просто оценивает величину напряжений на входах и в зависимости от этого выдает сигнал на выходе усиливая его. Из-за этого свойства операционники практически никогда не используют без обратной связи ОС.

ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛОГОВОГО КОМПАРАТОРА И ТРИГГЕРА ШМИТТА

ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет полученной схемы. В настоящее время ОУ получили широкое применение, как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных. История [ ] Операционный усилитель изначально был спроектирован для выполнения математических операций отсюда его название , путём использования как аналоговой величины. Однако идеальный ОУ является многофункциональным схемотехническим решением, он имеет множество применений помимо математических операций.

Приветствую гостей и постояльцев моего блога, добавим немного аналога в цифровые будни, в этот раз поведаю о такой занятной вещи, как триггер шмитта. Для тех, кто не знает, что такое операционный усилитель, транзистор и электрон — этот пост будет абсолютно бесполезен, но таких, к счастью, меньшинство.

Primary Menu

Всем доброго времени суток. В предыдущих статьях я рассказывал о применении операционных усилителей в линейных схемах , где ОУ охвачен отрицательной обратной связью , которая позволяет строить усилители, параметры которых будут в основном определяться элементами обвязки ОУ. Данная статья расскажет о применении ОУ без обратной связи или даже с положительной обратной связью ПОС. С учётом вышесказанного можно сделать вывод, что без применения отрицательной обратной связи, которая снижает усиление ОУ в схеме, применение ОУ бесполезно, так как при входных напряжениях в несколько милливольт ОУ войдёт в насыщение с выходным напряжением равным напряжению питания. Но существуют схемы, в которых операционные усилители применяются без обратной отрицательной связи, а в некоторых случаях специально вводят положительную обратную связь ПОС для увеличения коэффициента усиления схем. Одним из видов таких схем являются пороговые устройства, в состав которых входят различные компараторы, триггеры Шмитта , детекторы уровней напряжения.

Триггер Шмитта на операционном усилителе (ОУ)

Каждое звено предназначается для осуществления одной из частных операций, присущих данному узлу. В схеме звена может содержаться одна или несколько микросхем, благодаря которым такие звенья относят к активным и называют функциональными элементами. Наряду с функциональными элементами в схемах реле защиты применяют также звенья, не содержащие интегральных микросхем. В отличие от функциональных элементов такие звенья называют пассивными. Отдельные типовые схемы усилителей на реальных ОУ: а — усилитель-ограничитель; б — сумматор на базе инвертирующего усилителя; б — дифференциальный усилитель Остановимся на типовых схемах функциональных элементов, используемых в серийных реле защиты. Большинство из них заимствовано из схем, используемых в измерительной технике и промышленной автоматике. К числу наиболее часто применяемых функциональных элементов следует в первую очередь отнести схемы усилителей, содержащих ОУ. Среди них можно указать уже известные из предыдущего параграфа схемы неинвертирующего и инвертирующего усилителей, изображенные на рис.

Ghostgkd › Блог › Немного аналога [Расчет триггера шмитта на ОУ] ТОЛЬКО для однополярного напряжения питания ОУ 5В и опорного напряжения 5В. с иными напряжениями или двуполярным питанием — буду очень рад.

Аналоговый компаратор

Триггер шмитта на оу с однополярным питанием

Операционный усилитель — это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. Напряжение на выходе может превышать разность напряжений на входах в сотни или даже тысячи раз. Своё начало операционные усилители ведут от аналоговых компьютеров, где они применялись во многих линейных, нелинейных и частото-зависимых схемах. Параметры схем с операционными усилителями определяются только внешними компонентами, а так же небольшой температурной зависимостью или разбросом параметров при их производстве, что делает операционные усилители очень популярными элементами при конструировании электронных схем.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Триггер Шмитта и петля гистерезиса. Объяснение работы.

Изучение схем, основных параметров и характеристик аналоговых компараторов и триггеров Шмидта на операционных усилителях. Кроме функций сравнения, компаратор осуществляет формирование выходных сигналов в виде двух дискретных уровней, один из которых соответствует логической 1, а другой — логическому 0. В нее входит ОУ с цепями питания и коррекции. Схема не содержит обратных связей.

Делая радиоуправляемое реле натолкнулся на такую проблему. Так как фильтр был выполнен на ОУ, то логично было задействовать оставшийся в корпусе еще один блок усилителя.

Компараторы и триггеры Шмитта на ОУ

Аналоговый компаратор. Аналоговый компаратор — это устройство, предназначенное для сравнения двух сигналов. Простейшая схема компаратора может быть построена на операционном усилителе без обратной связи. В инженерных расчетах коэффициент усиления идеального операционного усилителя G обычно принимается равным бесконечности. Мы возьмем реальный операционный усилитель — LM

Схемы и расчет триггера Шмитта. Гистерезис, пороги срабатывания, входное сопротивление. Оглавление :: Поиск Техника безопасности :: Помощь.

компаратор и триггер Шмитта на ОУ

Чт 24 ноября 2016

By Oleg Mazko

In Electronics.

tags: gEDA ngspice ОУ

Продолжаем осваивать NGSPICE вообще и ОУ в частности.

Компаратор сравнивает два аналоговых сигнала и выдаёт двоичный результат в виде 0 или 1 на выходе. Простейшую схему компаратора на ОУ мы уже построили ранее — на один из входов операционного усилителя подается известное опорное напряжение, на другой — сравниваемый аналоговый сигнал, например сигнал с датчика. Так как в схеме отсутствует обратная связь, то идеальный ОУ может быть только в режиме насыщения и соответственно либо с минимальным либо максимальным уровнем напряжения питания на выходе. В зависимости от того на какой из дифференциальных входов подаётся опорное напряжение компаратор может быть соответственно инвертирующим и неинвертирующим.

В следующих схемах использовалась SPICE модель операционного усилителя LT1007:

~$ wget http://cds.linear.com/docs/en/software-and-simulation/LT1007CS.txt

неинвертирующий компаратор с однополярным питанием | netlist | ngspice.js

ngspice 1 -> source comparator-single.net
ngspice 2 -> tran 10u 4m
ngspice 3 -> plot v(out) v(in)

Опорное напряжение задано делителем Rf1/Rf2 и очевидно равно 5В. При этом на вход поступает сигнал сложной формы. Компаратор отработал логически правильно сработав четырежды т.к. входное напряжение четырежды перевалило отметку 5В, однако на практике зачастую требуется иное поведение если предположить что провал напряжения посредине это была помеха. Для борьбы с этим неприятным явлением в компаратор с помощью ПОС добавляют гистерезис и называется такое решение триггером Шмитта.

Как видно на следующей схеме, триггер Шмитта очень похож на обычный компаратор за исключением положительной обратной связи через резистор Rf. Гистерезис добавляет задержку выключения компаратора и тем самым обеспечивается более высокая помехоустойчивость схемы.

инвертирующий триггер Шмитта с однополярным питанием | netlist | ngspice.js

ngspice 1 -> source shmitt-trigger-single.net
ngspice 2 -> tran 10u 4m
ngspice 3 -> plot v(out) v(in)

Приблизительный расчёт напряжений срабатывания с гистерезисом:

• верхний порог V1*Rf2/(Rf2+Rx) = 15*15000/(15000+29876) ≈ 5 В, где Rx = (Rf1*Rf)/(Rf1+Rf) = 47000*82000/(47000+82000) ≈ 29876 Ом

• нижний порог V1*Rx/(Rf1+Rx) = 15*12680/(47000+12680) ≈ 3.2 В, где Rx = (Rf2*Rf)/(Rf2+Rf) = 15000*82000/(15000+82000) ≈ 12680 Ом

Ну а фактически на картинке верхний порог срабатывания получился чуть меньше 5 Вольт, тогда как нижний чуть больше 3 Вольт.

Далее немного о выходных каскадах усилителей.

Proudly powered by Pelican, which takes great advantage of Python.

The theme is by Smashing Magazine, thanks!

Учебное пособие по триггеру Шмитта с операционными усилителями

Основные компоненты — триггер Шмитта

Помогите мне, поделившись этим постом

Поделиться

Прошло много времени с момента нашего последнего урока по основным компонентам, верно? В прошлый раз мы видели операционный усилитель и то, как его использовать. Ну а теперь это триггерный инвертор Шмитта, для тестов CD40106B и это то, что мы сегодня увидим. Итак, приступим.

ЧАСТЬ 1 — Почему триггерный инвертор Шмитта?

Допустим, у нас есть сигнал переменного тока, который мы хотим закодировать, так что посчитайте частоту или импульсы. Но волна не идеальна, потому что она колеблется с некоторым шумом. Используя операционный усилитель с установленным порогом, мы будем получать высокий импульс каждый раз, когда сигнал переменного тока проходит этот порог. Но если у нас есть шум, он также может вызывать короткие импульсы, а нам это не нужно. Вот почему нам нужны два пороговых значения.

У триггера Шмитта есть именно это. Два пороговых значения, скажем, 3 В и 2,8 В. Вход превышает 3 В, а затем выход становится высоким, затем на входе появляются пульсации и он становится немного ниже 3 В, но, поскольку он не опускался ниже второго порога, выход также не изменился. Итак, теперь мы получаем хороший результат, который нам нужен. Итак, это основная функция триггера Шмитта — преобразовывать зашумленный сигнал в хороший прямоугольный сигнал, который затем может быть прочитан микроконтроллером или другими цифровыми компонентами.

ЧАСТЬ 2. Триггер Шмитта с операционными усилителями

Итак, допустим, у вас нет микросхемы триггера Шмитта, у вас есть только OPMP. Ну, вот конфигурация триггера Шмитта, сделанная с операционным усилителем. Отрицательный вход подключен к земле, что означает, что точка V+ также будет заземлена.

Итак, у нас были бы эти уравнения выше. Ток, проходящий через R1, такой же, как и через R2, и, поскольку V+ равно нулю, мы получаем, что Vin, деленное на R1, равно отрицательному Vout, деленному на R2. Итак, Vin равно отрицательному R1, деленному на R2 и умноженному на Vout, где Vout может иметь значения минимального и максимального напряжения питания. В этом случае допустим, что на операционный усилитель подается плюс минус 5 В, поэтому Vout может быть плюс минус 5 В. Кроме того, допустим, что R1 составляет 1 кОм, а R2 — 1,7 кОм. Итак, мы получаем, что для того, чтобы произошло переключение, нам нужно, чтобы Vin был равен 1к, деленному на 1,7К и умноженному на плюс-минус 5В, так что переключение будет на плюс-минус 3 вольта, верно? Итак, у нас есть два пороговых значения. Когда входное напряжение повышается с отрицательных 5 вольт до положительных 5 вольт, когда мы достигаем положительных 3 В, выход будет высоким. Но на заднем фронте, когда мы переходим от положительных 5 В к отрицательным, только когда мы достигаем -3 В, выход будет низким. И вот почему иконкой триггера Шмитта являются эти два пороговых значения.

Когда входное напряжение повышается с отрицательных 5 вольт до положительных 5 вольт, когда мы достигаем положительных 3 В, выход будет высоким. Но на заднем фронте, когда мы переходим от положительных 5 В к отрицательным, только когда мы достигаем -3 В, выход будет низким. И вот почему иконкой триггера Шмитта являются эти два пороговых значения.

ЧАСТЬ 3. Несимметричные пороговые значения

Но что, если нам нужны разные пороговые значения, скажем, положительные 3,5 В и положительные 2 вольта. Для этого мы используем эту конфигурацию с 3 резисторами. Здесь у нас есть уравнения для повышения и понижения пороговых значений, и допустим, что мы снабжаем наш ОУ 5В.

Когда Vout заземлен, у нас фактически есть и R3, и R2, подключенные к земле, так что это параллель этих резисторов. Таким образом, мы получаем делитель напряжения, подобный приведенному выше. Итак, допустим, номиналы резисторов R1 равны 6,8K, а R2 и R3 равны 10k. Мы получаем пороговое значение заднего фронта 2,1 В. И когда Vout высокое, то есть 5V, мы получаем другое уравнение. Итак, при тех же номиналах резисторов мы получаем пороговое напряжение 3,5 вольта для нарастающего фронта. Итак, у вас есть это, возрастающее значение составляет 3,5 вольта, а пороговое значение падения составляет 2,1 вольта, и у нас есть наш триггер Шмитта, сделанный с операционными усилителями. Точная настройка значений резисторов, вы можете установить порог.

Другие уроки →

Помогите мне, поделившись этим постом Задать вопрос

спросил 4 года, 1 месяц назад

Изменено 4 года, 1 месяц назад

Просмотрено 927 раз

\$\начало группы\$

Я пытаюсь преобразовать входную синусоидальную волну в прямоугольную. Синусоида имеет центр 2,5 В и амплитуду 2 В с частотой 100 кГц.

Я ищу гистерезис 100 мВ с центром около 2,5 В. (т.е. 50 мВ ниже и 50 мВ выше 2,5 В)

Я пытаюсь добиться чего-то вроде следующего (за исключением того, что выходной сигнал инвертирован), где обе волны сосредоточены около 2,5 В:

Для этого я просмотрел раздел «Проектирование с операционными усилителями и аналоговыми ИС» и подумал, что смогу работать со компенсирующим VTC инвертирующим триггером Шмитта с однополярным питанием.

Затем я рассчитал значения сопротивления в соответствии с моими параметрами.

 Втх = 2,55 В
ВТЛ = 2,45 В
VCC = 5 В
 

Предполагая, что R3 = 100 кОм и R4 = 2,2 кОм , я вычислил R1 и R2 , оба равны 4,1 кОм`.

Я приступил к построению схемы в программе Proteus с использованием компаратора LM311.

А вот мой вывод.

Желтый — канал A, синий — канал B.