Laboratorium Elektroniki
	Komparatory analogowe.

1.Wstęp.

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania komparatorów i układów ze wzmacniaczami operacyjnymi. Metodą oscyloskopową należy zdjąć charakterystyki przejściowe oraz zbadanie czasu propagacji w układach LF356 i UL7710.

2.Przebieg ćwiczenia.

Charakterystyki przejściowe dla LF356.

U_odn=2V

Regeneracyjne Nieregeneracyjne

U_odn=0V

U_odn= -1.2V

Charakterystyki przejściowe dla UL7710.

Nieregeneracyjne Regeneracyjne

U_odn= -1.2V

U_odn= 0V

U_odn=1.5V

Badanie czasu propagacji.

Układ LF356.

Regeneracyjna

Przy obserwacji przebiegu dla układu nieregeneracyjnego nie zauważono zmian w kształcie przebiegu.

Układ UL7710.

W układzie regeneracyjnym w przebiegu wyjściowym Wy zwiększa się amplituda o i nieznacznie zbocza przesuwają się w lewo zmniejszając czas propagacji.

3.Wnioski.

Komparatory są ważnymi elementami układów sprzęgających źródła analogowych (liniowych) sygnałów z wejściami systemów cyfrowych. Specjalizowane układy scalone umożliwiają uzyskanie znacznie lepszych parametrów niż stosowane jako komparatory wzmacniacze operacyjne ogólnego przeznaczenia. Ta poprawa objawia się przez: mniejsze opóźnienie, szybsze zmiany napięcia na wyjściu oraz większą odporność na przeciążenie.

Badane przez nas układy mogą pracować w zależności od połączenia jako regeneracyjne lub nieregeneracyjne. Cechą połączenia regeneracyjnego jest występowanie histerezy na skutek włączenia w obwód pętli sprzężenia zwrotnego co odróżnia je zasadniczo od połączenia nieregeneracyjnego.

Układ LF 356:

a) Przy U_odn.=2[V] zauważamy takie same poziomy napięć wyjściowych , charakterystyki dla obydwu połączeń znajdują się w dodatniej ćwiartce układu współrzędnych.

b) U_odn.=0[V]

Dla połączenia nieregeneracyjnego przejście z L na H następuje w środku osi U_wej. ,natomiast pętla sprzężenia dla regeneracyjnego jest rozmieszczona równomiernie po obu stronach osi U_wej. (przeskok ma miejsce po stronie dodatniej a powrót po stronie przeciwnej)

c) U_odn.= -1.2[V]

Widzimy tutaj przesunięcie w lewą stronę obu charakterystyk na ujemną stronę U_wej.

Ogólnie układ LF 356 charakteryzuje się tym , że wraz ze spadkiem napięcia odniesienia następuje przesunięcie charakterystyk w kierunku ujemnych wartości U_wej.. Pętla sprzężenia zawiera się w przedziale ok.1[V], natomiast przejście ze stanu niskiego na wysoki przy połączeniu nieregeneracyjnym zachodzi w wąskim przedziale napięcia wejściowego.

Układ ULY 7710

Zauważamy tutaj spadek napięcia wyjściowego na pętli sprzężenia dla połączenia regeneracyjnego w porównaniu z nieregeneracyjnym. Zachodzi to dla wszystkich wartości U_odn. odpowiednio równych : -1.2; 0; 1.5[V]. Mamy tutaj również do czynienia z łagodniejszą charakterystyką przejścia ( zakrzywienia pętli sprzężenia) inaczej niż we wcześniejszym układzie , gdzie przejście zachodziło w ostry sposób. Pętla sprzężenia jest bardziej wąska i zawiera się w przedziale ok. 0.5 [V].

W dużym skrócie można by powiedzieć , że układ ULY 7710 mimo różnic stanowi lustrzane odbicie układu LF 356.Objawia się to między innymi , że ze wzrostem napięcia odniesienia następuje przesunięcie charakterystyk ze strony ujemnej napięcia wej. poprzez zero na część dodatnią.

Badanie czasu propagacji:

W układzie LF 356 dla połączenia regeneracyjnego widzimy na wykresie , że t_pHL=300ns natomiast czas propagacji L na H jest o 50ns większy. Sygnał wyj. jest przesunięty względem wej. o pół okresu.

Dla układu ULY 7710 czasy propagacji zarówno jak t_p H na L jak i t_p L na H są takie same i wynoszą 25ns. Na podstawie tych dwóch charakterystyk można potwierdzić, że jak wyżej w dużym przybliżeniu oba układu są lustrzanie do siebie podobne.

Wygodnie jest uważać komparator za idealny element przełączający w którym dowolnie mała zmiana wartości wej. nap. różnicowego powoduje nagłą zmianę na wyjściu. Jednak w rzeczywistości dla sygnałów wej. o małych amplitudach komparator zachowuje się jak wzm. operacyjny, a efektywność przełączania jest zależna od jego wzmocnienia w zakresie dużych częstotliwości.

Uwy[V]

Uwy[V]

U_wymax

0.4

0.4

U_wymax

U_wymin

U_wymin

2

Uwe[V]

2.5

1.5

Uwe[V]

Uwy[V]

Uwy[V]

4

Uwe[V]

0

0.5

-0.5

Uwe[V]

Uwy[V]

Uwy[V]

4

4

-1

Uwe[V]

Uwe[V]

-1.5

-0.5

Uwy[V]

Uwy[V]

0.7

0.6

-0.75

-1.25

1

Uwe[V]

Uwe[V]

Uwy[V]

Uwy[V]

0.6

0.7

0.25

-0.25

0

Uwe[V]

Uwe[V]

Uwy[V]

Uwy[V]

0.7

0.6

Uwe[V]

Uwe[V]

1.5

1.75

1.25

U

Wy[0.1V/cm]

tp_LH= 350ns

tp_HL= 300ns

We[2V/cm]

t= [05μs/cm]

U

tp_HL= 25ns

Wy[0.1V/cm]

We[2V/cm]

tp_LH= 25ns

t=1μs/cm

---