Отчет. Исследование компараторов в устройствах и системах по дисциплине ЭиэкуиС
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Факультет компьютерного проектирования Кафедра проектирования информационно-компьютерных систем ОТЧЁТ к лабораторной работе №3 на тему ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПАРАТОРОВ В УСТРОЙСТВАХ И СИСТЕМАХ по дисциплине «ЭиЭКУиС» БГУИР 1-39 03 02 ЛР Выполнил: Данилов А.В. Трофимчук Н.А. Пуросов О.В. Проверил: Сыс А.Д. Минск 2021 Цель работы: 1. Исследование схем детекторов нулевого уровня. 2. Исследование схем детекторов ненулевого уровня. Краткие теоретические сведения и ответы на контрольные вопросы: 1. Каковы особенности применения ОУ в схемах компараторов? Компаратор (аналоговых сигналов) – электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логический «0» или «1», в зависимости от того, какой из сигналов больше. Компаратор отличается от линейного ОУ устройством и входного, и выходного каскадов: Входной каскад компаратора должен выдерживать широкий диапазон входных напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами, вплоть до размаха питающих напряжений, и быстро восстанавливаться при изменении знака этого напряжения. В ОУ, охваченном обратной связью, это требование некритично, так как дифференциальное входное напряжение измеряется милливольтами и микровольтами. Выходной каскад компаратора выполняется совместимым по уровням и токам с конкретным типом логических схем (ТТЛ, ЭСЛ и т.п.). Возможны выходные каскады на одиночном транзисторе с открытым коллектором (совместимость с ТТЛ и КМОП логикой). На практике в качестве компаратора чаще применяются ОУ. При этом ОУ работает преимущественно в области положительного или отрицательного ограничения выходного напряжения, проходя область усилительного режима только вблизи порога. 2. Перечислите способы построения схем детекторов положительного уровня входного напряжения.  На рисунке ниже приведена схема и вид характеристик детекторов положительного уровня входного напряжения. Пороговый уровень входного напряжения в этих схемах задается величиной напряжения смещения, подаваемого на инвертирующий вход ОУ.3. Чем определяется точность задания порогов входного напряжения в схемах детекторов уровня на основе ОУ? Использование разных входов ОУ для подачи входного сигнала позволяет реализовать фиксацию уровня входного напряжения положительным или отрицательным перепадом напряжения на выходе компаратора. 4. На чем основана работа компаратора с фиксированной зоной входного напряжения?  Компаратор, показанный на рисунке ниже, позволяет фиксировать наличие входного напряжения в определенном диапазоне значений. Если входное напряжение изменяется в пределах пороговых значений, устанавливаемых внешними элементами, то выходное напряжение имеет низкий уровень. При выходе за установленные пределы пороговых значений выходное напряжение изменяется на высокий уровень.5. Можно ли в компараторе на основе триггера Шмитта сделать уровни порогов входного напряжения разными? Если да, то каким образом? При работе с компараторами могут возникнуть неприятности, проявляющиеся в том, что вместо однократного изменения уровня выходного напряжения при достижении входным напряжением порогового значения, могут иметь место быстрые колебания между уровнями выходного напряжения, особенно в том случае, когда во входном сигнале присутствует значительный шум. При таком явлении может нарушиться нормальное функционирование некоторых типов схем. Можно избежать этого, если характеристика компаратора имеет гистерезис. Одной из схем такого рода является триггер Шмитта Схемы для исследований и результаты экспериментов и расчеты. 3.1  Пороговое значение входного напряжения = 0 ± 0,375 В.  По осциллограммам в режиме Y/T. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из плюса в минус = 166,36 мВ. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из минуса в плюс = -298,46 мВ. За счёт разброса порогового значения, пороговые значения, полученные во второй части задания могут быть разными, но все они лежат в диапазоне значений, полученных в первой части задания. 3.2  Пороговое значение входного напряжения = 0 ± 0,375 В. .  По осциллограммам в режиме Y/T. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из плюса в минус = 171,94 мВ. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из минуса в плюс = -53,11 мВ. За счёт разброса порогового значения, пороговые значения, полученные во второй части задания могут быть разными, но все они лежат в диапазоне значений, полученных в первой части задания. 3.3  Пороговое значение входного напряжения = 2 В. Наблюдается разброс от 1 В до 2,7 В.  По осциллограммам в режиме Y/T. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из плюса в минус = 1,1 В. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из минуса в плюс = 1,9 В. За счёт разброса порогового значения, пороговые значения, полученные во второй части задания могут быть разными, но все они лежат в диапазоне значений, полученных в первой части задания. 3.4  Пороговое значение входного напряжения = -2 В. Наблюдается разброс от -2,7 В до -1 В.  По осциллограммам в режиме Y/T. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из плюса в минус = -1,29 В. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из минуса в плюс = -2,29 В. За счёт разброса порогового значения, пороговые значения, полученные во второй части задания могут быть разными, но все они лежат в диапазоне значений, полученных в первой части задания. 3.5  Пороговое значение входного напряжения = 5,414 В. Наблюдается разброс от 3,3 В до 6,7 В.  По осциллограммам в режиме Y/T. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из плюса в минус = -6,5 В. Пороговое значение входного напряжения при переходе выходного сигнала из минуса в плюс = 4,22 В. За счёт разброса порогового значения, пороговые значения, полученные во второй части задания могут быть разными, но все они лежат в диапазоне значений, полученных в первой части задания. Напряжение стабилизации = 5,414 В равно пороговому значению входного напряжения. 3.6   Пороговое значение входного напряжения = 0. Уровень выходного напряжения равен напряжению стабилизации = 5,1 В. Поменяли направление включения стабилитрона  Уровень выходного напряжения = - 5,1 В. 3.7  Uнижн = 1,664 В. Uверх = 8,319 В. 3.8  Нижнее значение порогового напряжения = -4 В, разброс нижнего значения порогового напряжения – от -4,7 до -2,55 В. Верхнее значение порогового напряжения = 4 В, разброс верхнего значения порогового напряжения – от 2,55 до 4,7  По осциллограммам в режиме Y/T. Нижнее значение порогового напряжения = -3,38 В. Верхнее значение порогового напряжения = 3,85 В. Вывод: было проведено исследование характеристик детектора нулевого уровня с подачей сигнала на неинвертирующий и инвертирующий вход ОУ; компаратора с положительным и отрицательным опорным напряжение; компаратора с опорным напряжением, задаваемым стабилитроном; компаратора с фиксацией выходного напряжения; компаратора с фиксированной зоной входного напряжения и исследование характеристик триггера Шмитта. |