Компараторът е операционен усилвател (ОУ), работещ в отворена верига, който превръща аналоговата разлика V+ - V- в двоичен изход - близък до положителното или отрицателното захранване.
1. При V+ > V- изходът скача към +VCC!
2. При V+ < V- изходът скача към -VCC!
3.При При V = V- поведението зависи от входният шум и изходът може да се колебае. Без ХИСТЕРЕЗИС може да има бързо превключване, но на симулацията ще го видиш. Добавяне на положителна обратна връзка (ПОВ) представлява ХИСТЕРЕЗИС и стабилизира превключването.
----------------------------------------------------------
1. ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ ЗА КОМПАРАТОРИ (да повторим горната информация):
КАКВО ПРАВИ? Както написахме по-горе, той СРАВНЯВА две напрежения и дава цифровоподобем изход: HIGH ако При V+ > V и LOW ако V+ < V-.
НО ЗАЩО? Операционният усилвател има много голямо усилване, когато на изхода нямаме вързан товар. Това означава, че дори при малка разлика на входа, изходът скача до небесата (до захранващо напрежение).
В практиката винаги има ОГРАНИЧЕНИЯ. Реалният изход никога не достига точно +VCC/-VCC. Изходът е винаги няколко волта (1 или 2) под захранващото напрежение.
----------------------------------------------------------
2. СТЪПКИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ЕКСПЕРИМЕНТА
1. Цъкни на ОУ, за да въведеш захранванията на ОУ (+15 V/-15 V).
2. Свържи VCC1 към неинвертиращия вход (+) и VCC2 към инвертиращия вход (-)
3. Изхода към волтметър задължително.
ВАЖНО!!! За да получиш плавно VCC2 от -5 V до +5 V, свържи потенциометъра като делител между +5 V и -5V (краищата към +5 и -5, средната точка (wiper) - към VCC2). Задължително слагай GROUND (маса) на всеки източник, волтметър и амперметър, както виждаш на схемата.
Необходимите елементи в EveryCircuit са:
- 2 x Independent DC Voltage Source (единият настроен на +5 V, другият на -5 V).
- Потенциометър (например 10 kOhm).
- Operational amplifier (използван като компаратор)
- Волтметър
- Серийни резистори между 100 и 470 Ohma (за защита, опционално - т.е. може и без тях в симулацията).
- GROUND (маса) на всеки VCC, волтметър или амперметър ако слагаш. Това го написах по-горе, но е хубаво пак да се повтори. Това важи за всяка една схема, която правиш.
СТЪПКА ПО СТЪПКА СВЪРЗВАНЕ:
1. Постави двата DC източника VCC1 и VCC2:
- Единият DC source го задай на +5 V.
- Вторият DC source го задай на -5 V.
- Увери се, че и двата имат обща маса (GND) със схемата.
2. Свържи потенциометъра като двуполярен делител:
- ГОРЕН КРАЙ към +5 V.
- ДОЛЕН КРАЙ към -5 V.
- Среден извод (WIPER): това е VCC2 (инвертиращия вход на операционния усилвател)
3. Свържи V1 и ОУ (това го описахме в тази точка, малко по-нагоре, но го повтарям):
- Добави V1 (фиксиран) и го задай на + 2V и го свържи към неинвертиращия вход (+).
- Не забравяй да настрой захранванията на самият ОУ като цъкнеш върху него с ляв бутон.
- Изходът на ОУ е задължително към волтметър.
4. По принцип за защита се слага положителна обратна връзка през защитен резистор или се добавя втори ОУ между средната точка на потенциометъра и нашият ОУ, който да играе ролята на повторител, но това е симулация и няма да товаря с излишна информация. Може да го споменеш само ако те питат въпрос, който да е свързан с това как може да се направи превключването на изхода по-стабилно.
----------------------------------------------------------
3. ЗА НАСТРОЙКАТА:
1. Цъкни на VCC1 и задай V1 = +2 V (фиксирано, т.е. никога не го променяй).
2. Променяй VCC2 плавно от -5 до +5 V (чрез потенциометър или източник с малки стъпки)
----------------------------------------------------------
4. ИЗМЕРВАНЕ
1. За всяка стойност на VCC2 запиши изходното напрежение Vout.
2. Наблюдявай изхода когато V+ = V-
----------------------------------------------------------
5. КАК ДА НАПРАВИШ ПЛАВНОТО СКАНИРАНЕ И ИЗМЕРВАНЕ:
1. Задай VCC1 = 2 V и не го пипай повече.
2. Завърти потенциометъра бавно от край до край (като цъкнеш на него използвай плъзгача в долен десен ъгъл); Записвай данните от волтметъра (WIPE) и волтметъра (OUT) на всеки 0.5 V.
3. Ще обърнеш внимание на поведението около VCC2=VCC1, защото там изходът ще превключи рязко.
----------------------------------------------------------
6. ГРАФИКА:
- По абсциса: V+ - V- (или просто V1 - V2).
- По ординатата: Vout.
ОЧАКВАЙ ДА ПОЛУЧИШ НЕЩО КАТО ПРАВОЪГЪЛНА ВЪЛНА с амплитуда +15 V/ - 15 V.
----------------------------------------------------------
