Comparatoare

Comparatoare

Sunt circuite de comutatie a caror tensiune de iesire ia una sau alta dintre doua valori, mult diferite, dupa cum diferenta celor doua tensiuni de intrare este pozitiva sau negativa.

Fig.4.27. Schema si caracteristica de transfer a unui circuit comparator

Cand V₂>V₁, V_d>0 si V_out = +V_cc

Cand V₂<V₁, V_d<0 si V_out = -V_cc

In general una din cele doua tensiuni de intrare este fixa si este numita tensiune de prag intrucat cu ea se compara tensiunea de intrare.

Daca tensiunea de intrare (de comparat) se aplica la intrarea inversoare comparatorul este inversor, iar daca se aplica la intrarea neinversoare comparatorul este neinversor. In Fig. 4.28 este prezentata schema si caracteristica de transfer ale unui comparator inversor, care se mai numeste si trigger Schmitt.

Fig. 4.28.Trigger Schmitt inversor realizat cu AO

a) schema electrica; b) caracteristica de transfer

Se observa ca tensiunea de prag V_P provine din tensiunea de iesire prin divizorul de tensiune format din rezistentele R₁ si R₂.

(4.50)

Deoarece tensiunea de iesire poate lua doar doua valori distincte, V_0H +V si V_0L -V, vor rezulta doua valori ale tensiunii de prag, V_PH si V_PL si anume:

(4.51)

Caracteristica de transfer arata ca se formeaza un ciclu de histerezis parcurs in sens orar. Diferenta dintre cele doua tensiuni de prag se numeste tensiune de histerezis:

V_H = V_PH - V_PL (4.52)

In Fig.4.29 este prezentat un comparator cu histerezis neinversor.

Fig.4.29. Trigger Schmitt neinversor realizat cu AO

a) schema electrica; b) caracteristica de transfer

Aplicand principiul superpozitiei se obtine pentru tensiunea de prag expresia:

(4.53)

Presupunem ca V_P > 0 si deci V₀=V_0H. Ca urmare tensiunea de prag devine:

(4.54)

In momentul in care tensiunea de intrare scade atingand tensiunea de prag:

(4.55)

se observa ca V_P devine egala cu zero si o scadere in continuare a tensiunii de intrare sub aceasta valoare va face ca V_P<0 si deci V₀=V_0L. In acest moment tensiunea de prag V_P devine:

(4.56)

La cresterea tensiunii de intrare pana la valoarea:

(4.57)

se observa ca V_P devine egala cu zero si o crestere in continuare a tensiunii de intrare peste aceasta valoare va face ca V_P>0 si deci V₀=V_0H. Ciclul de histerezis se parcurge in sens antiorar.

Aplicatia 4.8

Circuitul din Fig.4.30 reprezinta o alarma de temperatura. Sa se descrie functionarea circuitului.

Fig.4.30. Alarma de temperatura

Acest circuit este configurat ca un comparator. Rezistentele R1 si R2 furnizeaza o tensiune de referinta fixa pentru intrarea neinversoare.

(4.58)

Tensiunea intrarii inversoare este fixata de potentiometrul P si de termorezistenta (a carei rezistenta depinde de temperatura controlata).    La cresterea temperaturii, rezistenta termorezistentei va creste si ea astfel incat si tensiunea aplicata intrarii inversoare creste, fiind data de relatia:

(4.59)

In momentul in care V_n > V_p tensiunea la iesirea comparatorului este -12V si astfel buzerul este alimentat cu o tensiune de 24V.

Aplicatia 4.9

Descrieti functionarea circuitului din Fig.4.31.

Fig.4.31. Circuitul analizat