Komparatory napięcia

Komparatory napięcia są to układy używane do konwersji sygnałów analogowych w sygnały dwupoziomowe w zależności od znaku różnicy napięć wyjściowych. Komparator jest zatem elementarnym jednobitowym przetwornikiem analogowo cyfrowym i stanowi ogniwo pośrednie między układami cyfrowymi i analogowymi. Komparatory napięcia w odróżnieniu od komparatorów cyfrowych są też nazywane komparatorami analogowymi. Są wykorzystywane m.in. w układach formujących przebiegi w przetwornikach AC, dyskryminatorach amplitudy, generatorach i wzmacniaczach odczytu. (rys)

Komparator napięcia jest szczególnym rodzajem WO., pracującego z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego. Idealny komparator napięcia powinien charakteryzować się nieskończenie dużym wzmocnieniem, zerowymi prądami wejściowymi i bezwłoczną reakcją na każdą zmianę znaku różnicy napięć na jego wejściach. Mimo podobieństw stawianych WO i komparatorów różnice miedzy nimi to:

1. WO musi liniowo przetwarzać sygnał wejściowy na wyjściowy, podczas gdy warunek ten nie dodyczy komparatorów..

2. Wo ma szeroki zakres zmian amplitudy napięcia wyj. , podczas gdy amplituda zmian sygnału wyj. na komparatorze jest wyznaczona przez poziomy logiczne ukadu z którym ma współpracować.

3. WO pracuje zwykle na linowej części charakter. przejściowej, podczas gdy komparator pracuje w stanie odcięcia lub nasycenia na wyjściu.

Dla użytkownika komparatora najważniejsze są dwie właściwości tego układu:

1. Dokładność porównywania analogowych sygnałów wejściowych czyli zdolność rozdzielcza.

2. Szybkość działania.

Parametry komparatorów:

1. Określające dokładność komparatora

• wej. Napięcie niezrównoważenia

• współczynnik cieplny wejściowego napięcia niezrównoważenia - zmiana wejsciowego napięcia niezrównoważenia przy zmianie tem. o 1C(st.celcjusza) i wyrażany jest w [ wolt na celcjusz]

• wejsciowe prądy polaryzujące i wejściowy prąd niezrównoważenia

• wzmocnienie napięciowe

• współczynnik tłumienia sygnału współbierznego

2. określające szybkość działania komparatorów

• czas odpowiedzi impulsowej

• czas odpowiedzi na sygnał sinusoidalny

Budowa typowego komparatora

Ze względu na swoje przeznaczenie komparator napięcia musi zawierać część analogową na wejściu i cyfrową na wyjściu. Wymagania dotyczące obu części układy są często przeciwwstawne i ich pogodzenie jest głównym problemem przy opracowywaniu komparatorów monolitycznych.

(rys.)

Układem wejściowym jest z reguły wzmacniacz różnicowy, o bardzo dużym wzmocnieniu, zasilany przez odpowiednie układy polaryzacji , zapewniające odseparowanie od zasilania części cyfrowej. Część cyfrowa komparatora jest w zasadzie układem przesyłania poziomów dających na wyjściu standardowe poziomy logiczne.

Modulacja i demodulacja- przemiana częstotliwości

Modulacją nazywamy proces przesuwania widma sygnały (lub pojedynczej częstotliwości) z jego naturalnego położenia na osi częstotliwości do zakresu znacznie większych częstotliwości leżących w otoczeniu tej częstotliwości tzw sygnału nośnego. W procesie modulacji rozróżnia się:

1. sygnał modulujący - będący orginalnym nośnikiem informacji, doprowadzonym do wej ukladu modulującego

2. sygnał nośny- za pośrednictwem którego jest przesyłany sygnał informacyjny (modulujący)

3. sygnał zmodulowany - będący wynikiem modulacji.

Jeżeli sygnał nośny jest przebiegiem sinusoidalnym w czasie , czyli Un=A*cos(wt+f) to w takt sygnału modulującego można zmienić jego trzy parametry:

-amplituda A

-częstotliwość f

-fazę f

stąd rozróżnia się następujące rodzaje modulacji:

-modulację amplitudy AM

-modulację czestotliwości FM

-modulację fazy PM

Modulacje fazy i częstotliwości występują w zasadzie łącznie i noszą ogólną nazwę modulacji kątowej. W przypadku gdy sygnał nośny nie jest sinusoidalny lecz ma postać ciągu impulsów mówimy o modulacji impulsowej. Modulacja impulsowa polega na tym, że w takt sygnału modulującego zmienia się amplituda impulsów, ich szerokość lub położenie na osi czasu. Proces odwrotny do modulacji nazywamy demodulacją.

Zasada modulacji AM

Modulacja amplitudy jest to modulacja w której chwilowa wartość amplitudy przebiegu zmodyfikowanego W.cz zmienia się zgodnie w czasie zgodnie z chwilowymi wartościami sygnału modulującego, którymi może być np. sygnał m.cz :mowa, muzyka.

Zaletą modulacju amplitudowej jest prostota układu nadawczego i odbiorczego oraz zajmowanie wąskiego widma częstotliwości. Wadą AM jest duża wrażliwość na zakłucenia atmoferyczne i przemysłowe

(RYS1)

Stopień zmodulowania określa się tzw współczynnikiem głębokości modulacji

(WZÓR11)

0<m.<1 lub 0%<m.<100%

W przypadku gdy sygnał modulujący jest zbyt duży wówczas ma miejsce przemodulowanie nadajnika. Zjawisko to jest źródłem zniekształceń sygnały odbieranego przez urządzenie odbiorcze.

Przebieg przemodulowany:

(RYS2)

W wyniku modulacji fali nośnej tylko jedną częstotliwością akustyczną otrzymuje się trzy przebiegi sinusoidalne w.cz. Amplitudy wstęg bocznych są liczbowo równe m/2 amplitudy fali nośnych.

(RYS3)

Widmo AM (WZÓR2)

Można stwierdzić że szerokość pasma zajmowania przez sygnał zmodyfikowany amplitudowo jest równa podwojonej częstotliwości sygnału modulującego. W praktyce sygnał modulujący nie jest pojedyńczym sygnałem sinusoidalnym, a zajmuje pewne pasmo częstotliwości np. foniczne lub wizyjne. W związku z tym wstęgi boczne nie są pojedyńcze lecz zajmują pasma symetryczne rozmieszczone wzgldem przebiegu nośnego.

(RYS4)

---