Триггер Шмитта

Широкое распространение получил компаратор, в котором ОУ охвачен ПОС по неинвертирующему входу с помощью резисторов R₁ и R_{ос ,} как показано на рисунке 4.2.5., а)

Приведенная схема известна, как триггер Шмитта или пороговый элемент. Переключение схемы в состояние -U_выхmax происходит при достижении U_вх напряжения (порога) срабатывания U_{ср ,} а возвращение в исходное состояние при снижении U_вх до порога отпускания U_{отп .} Значение пороговых напряжений находят при U_о=0; cхема очевидно обладает передаточной характеристикой с гистерезисом. Переход от одного состояния в другое происходит скачкообразно под действием ПОС. Действительно, при U_вх=U_ср выходное напряжение начнет уменьшаться, т.к. U_вх подается по инверсному входу. Отрицательное приращение Δ U_вых по цепочке ПОС R_{ос ,} R₁ поступит на прямой вход ОУ, которое ОУ усилит и дополнительно уменьшится U_{вых ,} т.е. появится дополнительное отрицательное приращение U_{вых ,} которое вновь уменьшит напряжение по прямому входу ОУ. Процесс идёт лавинообразно.

a) б)

Рис.4.2.5. а) Компаратор, с ОУ охваченным ПОС (триггер Шмитта); б) Симметричная относительно оси ординат передаточная характеристика компаратора.

Расчет U_ср и U_отп производится при U_о=0, т.е. в момент сравнения сигналов по обоим входам, а именно:

(4.1)

(4.2)

Точка, относительно которой симметрична петля гистерезиса, находится как:

Т.е. U_ср и U_отп различны. Ширина гистерезиса (U_ср-U_отп) растет с ростом отношения R₁/R_{ос .} ПОС, как было показано, приводит к регенеративным процессам, тем самым ускоряет процессы переключения. Но при этом вблизи порога срабатывания помехоустойчивость таких схем низка.

Сейчас созданы специализированные ОУ, предназначенные для импульсного режима работы. Компараторы, выполненные на них (к стати сами эти схемы ОУ получили название компараторов на ИМС), обладают большим быстродействием.

Возможна работа компаратора с ПОС при U_оп=0, естественно, что передаточная характеристика такого компаратора становится симметричной относительно оси ординат, т.е. смещается влево так, что U^’_оп=0 (см. рис. 4.2.5., б).