Здравствуйте мои читатели! И особенно начинающие электронщики!!!
Продолжаем изучение транзисторов и каскадов на транзисторах.
И в этом материале так же пойдет речь о каскаде, полученным соединением двух каскадов с ОЭ в замкнутое кольцо. И на этот раз это так же получится почти мультивибратор, только уже не ждущий! Данный каскад очень похож на ждущий мультивибратор и он также «ждет», но только не запускающий импульс, а превышение входного напряжения выше или ниже порогового ( заданного уровня ). Каскады, выполняющие функцию слежения за входным напряжением, называются компараторами напряжения.
Для чего же нужны компараторы напряжения?
Вернёмся к предыдущему материалу. А именно к форме импульсного напряжения. Для обработки сигнала, изменяющейся формы, устройство должно «понять», что наступил именно заданный момент для дальнейшей работы, например, включить ту или иную функцию, включить или выключить необходимое устройство… И очень многие каскады не могут работать с входным сигналом синусоидальной формы, к ним относятся цифровые микросхемы. Вот за это и отвечают компараторы напряжения. Простые компараторы напряжения ( именно о них этот материал) отслеживают одно входное напряжение и имеют определённый ( заранее, установленный порог напряжения, которое задаётся при настройке или может регулироваться оперативно ).
Иногда компаратору задают двойную функцию контроля напряжения: - порог срабатывания при превышении входного напряжения выше заданного; - порог отключения при снижении входного напряжения ниже второго заданного порога при котором каскад отключается. Такой разброс ( или два порога «включение-выключение» ) называется ГИСТЕРЕЗИС!
На Рис 1 видно как изменится выходное напряжение при одном пороге слежения и при наличии гистерезиса.
Обычно все простые компараторы обладают гистерезисом, величина гистерезиса зависит от особенностей схемы и иногда даже вводятся дополнения в схему для увеличения порога разброса.
Если сравнить триггер Шмитта с одновибратором ( ждущим мультивибратором ), то можно заметить отсутствие ещё двух деталей: резистора и конденсатора. Начальное состояние как и в одновибраторе транзистор VT1 закрыт из-за отсутствия смещения на базе, а транзистор VT2 открыт и выходное напряжение минимальное. Когда входное напряжение превышает напряжение открытия базового перехода плюс падение напряжения на резисторе R4 за счет протекания тока эмиттера VT2. Как только транзистор VT1 открывается, напряжение на его коллекторе уменьшается и транзистор VT2 закрывается и выходное напряжение становится максимальным ( практически равным напряжению питания ). И здесь изначально ( схемно ) заложен гистерезис, величина его зависит от различия резисторов R3 и R5, так же от разницы коэффициентов транзисторов. От этого зависит падение напряжения на резисторе R4, а оно как написано выше вместе с базовым переходом транзистора VT1 определяют порог включения и выключения компаратора.
Резисторы R2, R3, R5 и R7 добавлены в схему для улучшения термостабильности каскада.
Дополнительный конденсатор в схеме выполняет функцию ускорения при переключении из одного состояния в другое. Такие конденсаторы обычно называют форсирующими ( убыстряющими процесс ).
Если данный каскад включить в состав схемы зарядного устройства, то он позволит включать и отключать зарядный ток при достижении напряжения на аккумуляторе заданной величины ( задаётся резистором R2 ), а повторное включение ( гистерезис ) определяется количеством диодов в цепи эмиттеров транзисторов.
В тёмное время суток фоторезистор R1 имеет очень большое сопротивление ( темновое ) и поэтому VT1 закрыт, а VT2 открыт, реле К1 включено и своими контактами «О – НО» включает освещение. С рассветом освещенность возрастает и сопротивление фоторезистора уменьшается триггер Шмитта переключается во второе состояние, реле отключает освещение и «ждёт» наступления темноты.
Так в чём же польза гистерезиса? Простой пример – это фотореле! Когда сопротивление фоторезистора достигло необходимого значения и триггер Шмитта включится, при отсутствии гистерезиса любое самое незначительное уменьшение освещённости вынудит схему отключиться ( птица рядом пролетела ) и заново включиться. Такая же картина будет наблюдаться у регулятора температуры – при достижения порогового значения может быстро включаться и выключаться ( «зуммерит» ). Здесь гистерезис полезен!
Схем компараторов напряжения очень много выполнены они по простым схемам и бывают очень сложными – это зависит от требований в каждом конкретном случае. На операционных усилителях можно сделать многовходовой компаратор с различными функциями, но это отдельная тема, к которой мы придем, когда будем рассматривать операционные усилители – ОУ.
Если материал понравился, и Вы нашли в нём полезное для себя не посчитайте за труд и оставьте свой отзыв! Очень буду рад прочитать Ваши комментарии.
Чаще заходите на мой канал, подписывайтесь! Информация учебного и познавательного характера будет регулярно пополняться!
Желаю Всем читателям здоровья и успехов в творчестве!!!
