Grupa nr 5 Termin Wt. 10¹⁵-13⁰⁰

Marcel Siemiński

Tomasz Białek

INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I AKUSTYKI

Politechniki Wrocławskiej

Laboratorium Układów Elektronicznych

ĆWICZENIE NR 11

TEMAT : „KOMPARATORY NAPIĘĆ”

WROCŁAW 96-11-07

I. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania dwóch rodzaji komparatorów : detektora przejścia przez zero oraz kpmparatora okienkowego.

W poszczególnych punktach zadania laboratoryjnego mierzone są charakterystyki i parametry komparatorów : charakterystyka przejściowa,współczynnik tłumienia wpływu zmian napięcia zasilania, wpływ amplitudy i częstotliwości generatora na charakterystykę przejściową, czas odpowiedzi impulsowej oraz szybkość zmian napięcia wyjściowego.

Ogólna zasada działania komparatora polega na tym, że napięcie odniesienia U_p (mniejsze od maksymalnego dopuszczalnego) przy u < U_p utrzymuje wzmacniacz w stanie nasycenia, a napięcie wyjściowe na poziomie górnym . Kiedy jednak wartośću osiągnie poziom U_p , napięcie różnicowe u_r przyjmie wartość zerową i wzmacniacz wejdzie w wąską strefę aktywną . Przekroczenie wartości U_p o niewielką wartość (ułamki mV - kilka mV) wprowadzi wzmacniacz w przeciwny stan nasycony, a napięcie wyjściowe ustali się na dolnym poziomie. Przy szybkich zmianach u(t) sygnawyjściowy pojawi się z pewnym opóżnieniem t_r i ma pewien czas narastania , tym krótszy , im wartość przewyższenia poziomu U_p jest większa.

II. ZADANIE LABORATORYJNE .

1) DETEKTOR PRZEJŚCIA PRZEZ ZERO

a)

Napięcie progu logicznego (średnia arytmetyczna napięć w stanie wysokim i niskim na wyjściu):

U_H = 7.4 [V], U_L = -0.55 [V]

U_pr = 3.425 [V],

Wartość napięcia U₀ przy którym napięcie wyjściowe U_WY jest równe U_pr

U₀ = 0.18 [V] ,

z tąd :

U_OS = U₀ *R2/(R1 +R2) = U₀/ 100

U_OS = 0.18 [mV]

Pomiar charakterystyki przejściowej komparatora :

b)

Pomiar współczynnika tłumienia wpływu zmian napięcia zasilania .

DU_OS / DU = 2,3 %

c)

Pomiar czasu odpowiedzi impulsowej t_r i szybkiści zmian napięcia wyjściowego DU_WY / Dt dla amplitudy międzyszczytowej 100 i 200 mV

-dla 100mV

t_r = 25 ms

Dt = 25 ms DU_WY = 6 V

DU_WY / Dt = 0.24 [V/ ms]

-dla 200mV

t_r = 10 ms

Dt = 10 ms DU_WY = 6 V

DU_WY / Dt = 0.6 [V/ ms]

II. Wnioski.

Przy pomiarze napięcia Uo, w momencie gdy napięcie wyjściowe równało się Upr ,wystąpiły duże niedokładności spowodowane małą precyzją przyrządów oraz bardzo stromym przebiegiem charakterystyki w tym punkcie.

Wykres zmierzonej charakterystyki jest dołączony do sprawozdania . Jego przebieg oraz wartości jakie przyjmuje w poszczególnych punktach są zbliżone do przebiegów teoretycznych.

Współczynnik tłumienia wpływu zmian napięcia zasilania wynosi 2,3 %. Jak wskazją wyniki pomiarów kompensacja wejściowego napięcia niezrównoważenia nie jest poprawna w szerokim zakresie zmian napięcia zasilania gdyz wzrost napięcia zasilania o 3 V powoduje wzrost Uos o 50%.

Wzrost częstotliwości generatora powoduje poszerzenie się pola histerezy charakterystyki przejściowej, natomiast wzrost amplitudy powoduje zawężenie pola histerezy oraz szybsze przejście ze stanu wysokiego w stan niski .

Czas odpowiedzi impulsowej dla amplitudy międzyszczytowej przebiegu prostokątnego generatora równej 100 mV wynosił 30 ms natomiast szybkość zmian napięcia wyjściowego DU_WY / Dt = 0.24 [V/ ms]. Zwiększenie amplitudy generatora do 200 mV spowodowało zmniejszenie czasu odpowiedzi impulsowej do wartości 10 ms natomiast szybkość zmian napięcia wyjściowego wzrosła do 0.6 [V/ ms].

Zmiana wartości napięcia Uo i DU na przebieg charakterystyki przejściowej komparatora okienkowego jest następująca: zmiana wartości Uo powoduje przesunięcie się okna dyskryminacji bez zmiany jego szerokości , natomiast zmiana napięcia DU powoduje zmianę szerokości okna przy niezmiennym jego położeniu.

Czas odpowiedzi impulsowej komparatora okienkowego wynosi 0,08 [ms] , natomiast szybkość zmian napięcia wyjsciowego 0,006 [V/ms].

---