Иногда бывает нужно оценить различие двух напряжений с помощью решения, основанного на использовании некоторого гистерезиса. При изменении уровней сравниваемых сигналов в широких пределах (например, на несколько порядков) ширина петли гистерезиса должна изменяться аналогичным образом, чтобы обеспечить постоянное соотношение между шириной гистерезиса и уровнем сигнала. С такой ситуацией можно столкнуться, например, когда необходимо решить, в каком из двух каналов передачи сигнал «более высокого качества» (один с более высоким уровнем). Чтобы избежать постоянных изменений в результатах сравнения, когда уровни сигналов близки друг к другу, нужен гистерезис. В этом случае лучше всего выбирать большее напряжение, основываясь на соотношении сигналов, а не сравнивать их напрямую. На Рисунке 1 показана схема с гистерезисом, зависящим от сигнала.
 |
|
| Рисунок 1. | Ширина петли гистерезиса, пропорциональная величине сигнала, позволяет сравнивать сигналы в широком диапазоне уровней. |
Усилители IC1A и IC1B и связанные с ними резисторы и диоды R1, R2, D1 и D2 работают как логарифмические преобразователи, вырабатывающие выходные напряжения
где
при комнатной температуре, а IS – ток насыщения p-n перехода. При выводе формулы предполагалось, что R1 = R2 = R. Затем напряжения VO1 и VO2 объединяются в суммирующем усилителе IC1C. Если предположить, что R3 = R5, R4 = R6 и диоды подобраны по прямым напряжениям, выходное напряжение усилителя IC1C будет равно
Таким образом, выходное напряжение усилителя пропорционально отношению входных напряжений. Последний усилитель в схеме (IC1D) представляет собой стандартный инвертирующий компаратор с гистерезисом, симметричным относительно нуля, и пороговыми уровнями:
и
Размах напряжения на выходе схемы (V+O4, V–O4) является функцией ограничителя, состоящего из резистора R9 и диодов D3–D8. Уровень выходного напряжения VO4 изменяется, когда VO3 > V+H (становится низким) или VO3 < V–H (становится высоким). В соответствии с этими условиями
или
Конструкция позволяет различать два сигнала, процентное соотношение уровней которых устанавливается внешними компонентами R3, R4, R7 и R8. Когда V+O4 = |V–O4|, входы VI1 и VI2 симметричны. При использовании номиналов компонентов, указанных на схеме, выходное состояние компаратора изменяется, когда один входной сигнал примерно на 30% больше другого. Если схема должна работать в широком диапазоне температур, следует учитывать температурную зависимость пороговых уровней. В схеме применен счетверенный операционный усилитель LM324. Если использовать rail-to-rail усилитель (например, LMC6484), выходной ограничитель будет не нужен.
Купить LM324 на РадиоЛоцман.Цены
