Dr. Pap László jegyzete - BME Hálózati Rendszerek és ...

256 12. KOMPARÁTOROK
• A fentiekhez hasonlóan, ha a kimeneten az U kim feszültség van, akkor a pozitív bemeneten az
u be
R 2
R 1 +R 2
+U kim
R 1
R 1 +R 2
(12.17)
feszültség mérhető. Ilyenkor a komparátor kimenetén biztosan nem változik a jel mindaddig,
amíg a bemeneti feszültség kisebb, mint ez a küszöbérték. Ha a bementi feszültség növekszik,
és eléri a küszöbértéket, azaz
vagyis
u be
R 2
R 1 +R 2
+U kiM
R 1
R 1 +R 2
≥ 0, (12.18)
u be ≥ −U kim
R 1
R 2
, (12.19)
akkor a komparátor aktív pozitív visszacsatolású állapotba kerül. Ilyenkor megismétlődik a
korábban leírt lavinaszerű folyamat, amely során a kimeneti jel növekedni kezd, ami a pozitív
bemenetre visszacsatolt jelet is növeli. Ekkor a komparátor bemeneti vezérlő feszültsége
(a pozitív és negatív bemenetek közötti feszültségkülönbség) pozitív irányban növekedni kezd,
ami tovább erősíti a kimeneti feszültség növekedését. A folyamat végeredményképpen a kimenet
eléri az U kiM feszültséget, azaz a kimenet telítésbe kerül. Megjegyzendő, hogy ebben
az állapotban a rendszer hurokerősítése nullává válik, hiszen a telítési tartományban az eszköz
meredeksége nulla (a vezérlőfeszültség változása nem okoz a kimeneten változást). Ezután a
kimeneten stabilan azU kiM feszültség jelenik meg.
• A fent leírt fizikai jelenségek hatására az ábrán megadottu ki −u be karakterisztikában egy hisztezézis
jelenik meg, ami annyit jelent, hogy az áramkör kimeneti jelváltozásaihoz tartozó küszöbfeszültségek
függenek a jelváltozás irányától, illetve a kimenet aktuális állapotától. A hiszterézis
tartomány az
U H = |(U kiM −U kim )| R 1
R 2
(12.20)
egyenlet szerint a két küszöbfeszültség különbségének az abszolút értékével egyenlő. Az ilyen
kapcsolásokat is bistabil multivibrátor áramköröknek nevezzük, mivel a kimenetnek két stabil
állapota van.
A hiszterézises bistabil áramköröket sok területen használják, ilyenek a logikai szintek zavarmentesítésére
szolgáló áramkörök (Schmitt-triggerek), melyekben zajjal terhelt logikai szintek vétele esetén
a hiszterézis biztosítja azt, hogy egy logikai átmenetnél a vevő csak egyszer billenjen. A hiszterézises
áramkörök emellett alkalmasak speciális áramköri feladatok megoldására is (monostabil multivibrátor,
astabil multivibrátor, stb.).
12.3. A hiszterézises komparátorok jellegzetes alkalmazásai
Astabil multivibrátor. Az astabil multivibrátorok olyan áramkörök, amelyek periodikus négyszög
jelsorozatot állítanak elő a hiszterézises komparátorok felhasználásával. Az ilyen jeleket generáló
rendszerek lényegében oszcillátorok, amelyek alkalmasak például logikai áramkörök órajelének előállítására.
A fázisfordító hiszterézises komparátorral felépített astabil multivibrátor kapcsolási rajza a
12.10. ábrán látható.
A kapcsolás működését a 12.11. ábra segítségével lehet illusztrálni.
Tételezzük fel, hoen nagy frekás kimenetén a t = −0 időpillanatban U kim feszültség van, ami azt
jelenti, hogy a komparátor pozitív bemenetén a feszültség értéke
U kim
R 1
R 1 +R 2
. (12.21)