משווים פשוטים והיסטרזיס

משווים פשוטים והיסטרזיס1

משווים פשוטים

והיסטרזיס

משווים פשוטים והיסטרזיס 2

חזרה

מגבר שרת בחיבור לא מהפך•

Av=R1\R2+1

משווים פשוטים והיסטרזיס 3

חזרה

מגבר שרת בחיבור מהפך•

Av=-R2\R1

משווים פשוטים והיסטרזיס 4

חזרהמגבר הפרש•

Vo=Vin2·R4\(R3+R4) ·(R2\R1+1)-R2\R1 ·Vin1

משווים פשוטים והיסטרזיס 5

מבואלאילו שימושים נועד המשווה במערכות

?סיפרתיות

במערכות סיפרתיות ישנו הצורך לבדוק את היחס בין שני אותות אנלוגיים.

משווים פשוטים והיסטרזיס 6

)Voltage Comparatorמשווה מתח - (

משווה מתח הוא למעשה מגבר שרת המיועד לעבוד ללא משוב.

תיזכורת משיעור קודם

. עכבת כניסה גבוהה1. עכבת מוצא נמוכה2, גבוהAOL. הגבר ללא משוב 34.Vout=Aol(V1-V2)

משווים פשוטים והיסטרזיס 7

דוגמהנניח גלאי רגיש לאור,האינפורמציה בה אנו מעונינים :

”1אור: ” ”0חושך: ”

VT

VOUT

Q1אור

VCC

VR

משווים פשוטים והיסטרזיס 8

VTו- VRעלינו להשתמש במעגל אשר מסוגל להשוות בין שני המתחים ”.0 ” או ” 1ולתת כמוצא ”

) .Comparatorמעגל מסוג זה נקרא משווה (

VT VOUT

Q1

אור

VCC

VR

הגדרת המצבים של משווה: ביציאה .1 נקבל V+ > -Vכאשר ביציאה .0 נקבל V+ < -Vכאשר

משווים פשוטים והיסטרזיס 9

V+

V-

Vout=Vsat

V2V1

הסבר המגבר בציור משמש כמשווה הקובע איזה מבין האותות גדול יותר.

למגבר יש הגבר חוג פתוח אינסופי.

-Vsat

+Vsat

Vout

t

V1V2

Vin

a b c

t

משווים פשוטים והיסטרזיס 10

)Noninverting Comparatorהמשווה הלא מהפך-(המשווה הלא מהפך מגדיר את הדק ה- “ + “ כערך החיובי ,כלומר אם

בהדק ה- “ + “ נכניס אות הגבוה מן האות הנכנס בהדק ה- “ - “ אז ביציאה+ ולהיפך.VSATנקבל

V+

V-

Vout

V1

Vin

Vref

משווים פשוטים והיסטרזיס 11

תירגול - (משווה לא מהפך) בהתחשב במתחי הכניסה.VOUTשרטט את מתח המוצא

V+

V-

Vout

V1Vin

Vref

Noninverting Comparator

משווים פשוטים והיסטרזיס 12

תירגול - (משווה לא מהפך) בהתחשב במתחי הכניסה.VOUTשרטט את מתח המוצא

הפוכה. VREFכעת קוטביות

V+

V-

Vout

V1Vin

Vref

Noninverting Comparator

משווים פשוטים והיסטרזיס 13

)Inverting Comparatorהמשווה המהפך-(המשווה המהפך מגדיר את הדק ה- “ - “ כערך החיובי ,כלומר אם

בהדק ה- “ - “ נכניס אות הגבוה מן האות הנכנס בהדק ה- “ + “ אז ביציאה- ולהיפך.VSATנקבל

V+

V-

Vout

Vin

Vref

משווים פשוטים והיסטרזיס 14

תירגול - (משווה מהפך) בהתחשב במתחי הכניסה.VOUTשרטט את מתח המוצא

V+

V-

Vout

Vin

Vref

Inverting Comparator

משווים פשוטים והיסטרזיס 15

Open Collectorחיבור -

1ציור 2ציור

משווים פשוטים והיסטרזיס 16

)Window Comparatorמשווה חלון-(לעיתים נידרש לדעת אם מתח מסוים הוא גבוה מדי או נמוך מדי,לדוגמה מעגלים

,Volt 5.5 יכולים להינזק אם נספק להם מתח של TTLמשולבים ממשפחת .Volt 4.5לעומת זאת הם לא יכנסו לפעולה אם נספק להם פחות מ-

משווה החלון מאבחן את שני המצבים.

משווים פשוטים והיסטרזיס 17

עיקרון הפעולה

משווים פשוטים והיסטרזיס 18

נוכחנו לדעת שהפרשים קטנים מאד בהדקי הכניסה של המגבר בחוגפתוח יקפיצו את המתח ביציאה לרוויה חיובית או שלילית.זאת ראינו במעגלים בהם ניתן לדבר על הגבר בחוג פתוח.

משווים פשוטים והיסטרזיס 19

בעיההחיסרון בתכונה הזאת הוא רעשים , כלומר כשאנו מכניסים אות מסוים

במעגל מעשי הרעשים הכי קטנים יכולים לתת ערך שגוי ביציאת המשווה.הבעיה מתוארת בשרטוט.

כפי הנראה הקפיצות הקטנות אינן רצויות.

משווים פשוטים והיסטרזיס 20

פתרון הבעיהכדי למנוע את התנודות בזמן המעבר צריך להשתמש במשווה בשם

שמיט טרייגר.).Positive Feedbackהפתרון יהיה באמצעות משוב חיובי (

משווים פשוטים והיסטרזיס 21

• VHL=Uomax ·R2\(R1+R2)+Vref ·R1\(R1+R2)

• VLH=-Uomax ·R2\(R1+R2)+Vref ·R1\(R1+R2)

משווים פשוטים והיסטרזיס 22

משווים פשוטים והיסטרזיס 23

Hysteresis Curve - עקומת היסטרזיס

Vin

Vo

משווים פשוטים והיסטרזיס 24

VIN

SCOPE

VOUTX Y

את עקומת היסטרזיס נוכל לקבל בעזרת הסקופ כאשר אנו.Y, ואת היציאה לציר ה-Xמחברים את הכניסה לציר ה-

Vo

Vin

משווים פשוטים והיסטרזיס 25

.VHנקרא מתח היסטרזיס VHL לבין VLHהפרש המתחים בין

על ידי:VCTRמגדירים מתח נוסף והוא מתח המרכז 2

VHLVLHVCTR

VH=VHL-VLH=2·Vmax ·R1\(R1+R2)

משווים פשוטים והיסטרזיס 26

תרגיל

Vmax=15v

R1=10

R2=5

VH=?

משווים פשוטים והיסטרזיס 27

תשובות

• VHL=Vmax·R2\(R1+R2)=5v

• VLH= -Vmax·R2\(R1+R2)=-5v

• VH=2·5=10v

משווים פשוטים והיסטרזיס 28

מסקנה VLH ו- VHLראינו כי התחום הנקבע בין המתחים

הקרוי גם מתח היסטרזיס בעצם מוגן מפני רעשים.כפי הנראה בציור ,הרעשים בתחום האפס אינם משפיעים עוד

על התוצאה ביציאת המגבר.

הציור מתאר את מתח הכניסה עם רעשיםוכן את מתח היציאה כפי שרצינו ללא קפיצות

מיותרות , תודות לחיבור המשווה במשוב חיובי.

משווים פשוטים והיסטרזיס 29

כיצד נזיז את מתח האפס למתח הרצויי לנו

משווים פשוטים והיסטרזיס 30

סיכום שיעור ומושגים חדשים

.משווה מתח וסוגיו1 משווה לא מהפך

משווה מהפך משווה חלון

.רעשים בעיה + פתרון2

.היסטרזיס 3 עקומת היסטרזיס

מתח היסטרזיס

משווים פשוטים והיסטרזיס 31

תרגילי בית

.הסבר מהו משווה מתח ופרט אילו סוגי משווים כאלה אתה מכיר.1

.VOUT.לפניך שרטוט של משווה מהפך שרטט את מתח היציאה 2V+

V-

Vout

Vin

Vref

.הסבר את התופעה המתוארת והצע דרך לפתרונה.3