ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПАРАТОРА

Гармонический сигнал на вход компаратора поступает с генератора функций при виртуальном эксперименте, а при натурном эксперименте- с генератора Г3-112.

Порядок выполнения работы. Сначала выполняется компьютерное моделирование, а затем – натурный эксперимент. Включите компьютер, загрузите программу EWB, откройте файл «компаратор.ewb». Путь к файлу диск С: \ Program Files \ Ewb512 \ Circuits \ схемы \ компаратор.ewb.

Запустить процесс симуляции щелчком левой кнопки мышки по выключателю, расположенному в верхнем правом углу экрана. Активируйте осциллограф, щелкнув левой кнопкой мышки по его значку в схеме и выбрав в появившемся меню пункт «Open» (открыть). У осциллографа настройте вертикальное отклонение лучей, скорость развёртки, смещения по осям Х и Y так, чтобы удобно было наблюдать сигналы на входе и на выходе схемы.

Изменяя сопротивление переменного резистора в источнике опорного напряжения посмотрите, как меняется длительность импульсов на выходе компаратора. Измените частоту входного сигнала, поступающего с генератора функций. Обратите внимание на временные соотношения между входным и выходным сигналами. Увеличивайте частоту входного сигнала. Что при этом происходит?

Откройте файл bargraph.ewb из каталога SAMPLES и изучите работу многоразрядного ЦАП, построенного на базе нескольких компараторов. В моменты перехода синусоиды через определённые уровни опорного напряжения зажигаются соответствующие светодиоды.

ВНИМАНИЕ! ПЕРЕД ЗАВЕРШЕНИЕМ РАБОТЫ С ПРОГРАММОЙ EWB ВО ИЗБЕЖАНИЕ ПОРЧИ СХЕМНЫХ ФАЙЛОВ ИЗМЕНЕНИЯМИ, ВНЕСЁННЫМИ В СХЕМЫ В ПРОЦЕССЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ, УБЕРИТЕ ЭТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЛИБО ВЫБРАВ ОПЦИЮ «REVERT TO SAVED» (ВЕРНУТЬСЯ К СОХРАНЁННОМУ) В

МЕНЮ «FILE», ЛИБО НА ЗАПРОС «SAVE CHANGES…? (СОХРАНИТЬ ИЗМЕНЕНИЯ В ТАКОЙ-ТО СХЕМЕ?) ОТВЕТИТЬ «NO» (НЕТ).

Теперь перейдём к натурному эксперименту. Надо подключить макет компаратора к блоку питания. К входу и выходу компаратора подключить осциллограф. У осциллографа настройте вертикальное отклонение лучей, скорость развёртки, смещения по осям Х и Y так, чтобы удобно было наблюдать сигналы. Отрегулируйте входной сигнал с генератора Г3-112 так , чтобы он имел минимальную амплитуду, при которой срабатывает компаратор. Иначе при изменении опорного напряжения не будет меняться длительность импульсов на выходе. Подайте на вход компаратора гармонический сигнал с частотой 20 Гц. Вращая движок переменного резистора на передней панели макета, поменяйте опорное напряжение компаратора, снимаемое с делителя. Длительность прямоугольного импульса на выходе компаратора при этом изменяется с одной стороны. Как Вы думаете, при увеличении опорного напряжения длительность импульса должна увеличиваться или уменьшаться? Обоснуйте свой ответ. Посмотрите работу компаратора на разных частотах. При увеличении частоты входного сигнала характер работы компаратора меняется. Длительность

выходных импульсов при регулировании порога срабатывания компаратора изменяется симметрично с двух сторон слева со стороны переднего фронта и справа со стороны заднего фронта. Почему при низких частотах входного сигнала происходит ограничение длительности выходных импульсов по заднему фронту? Какова в этом процессе роль конденсатора С1? Экспериментально определите минимальную длительность импульсов, начиная с которой компаратор работает без ограничения длительности импульсов. Как она связана порогом срабатывания компаратора с частотой входного сигнала? Для определения длительности импульсов используйте электронносчётный частотомер, включённый в режим измерения временных интервалов. Для удобства одновременного наблюдения формы сигнала подключите его на выход компаратора через коаксиальный тройник параллельно соответствующему входу двухлучевого осциллографа. Сравните результаты виртуального моделирования и натурного эксперимента. Напоминаем, что, к сожалению, среди виртуальных радио измерительных приборов на «панели инструментов» программы EWB v.5.12 нет частотомера. Поэтому описанную выше последнюю процедуру нашей лабораторной работы можно выполнить только в рамках натурного эксперимента.

Контрольные вопросы:

1.Что такое компаратор?

2.Какова область применения компараторов?

3.Найдите на схеме компаратора цепь положительной обратной связи. Какова её роль в работе компаратора?

4.В чём преимущество компараторов с гистерезисом перед обычными?

5.Почему как правило операционные усилители общего применения не используются при конструировании компараторов, а применяются специализированные микросхемы?

Литература:

1.Достал Иржи. Операционные усилители: пер. с

англ. – М.: Мир, 1982. – 512 с., ил.

2.Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства: Учеб. пособие для вузов по спец. «Радиотехника» – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1989. – 527 с., ил.

3.Кар Дж. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры: Пер. с англ. – 2-е изд. стереотип, -

М.: Мир, 1986. – 387 с., ил.

Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. Компьютерное

моделирование аналоговых устройств. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 260 с., ил.

4.Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM РС. Программа Electronics Workbench и ее применение. –

М.:Солон – Р, 2001 – 726 с., ил.

5.Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов/Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина.

–М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 768 с., ил.

6.Примерная программа дисциплины «Основы схемотехники».

7.Расчет электронных схем. Примеры и задачи: Учеб. пособие для вузов по спец. электрон. техники Г.И.

Изъюрова, Г.В. Королев, В.А. Терехов и др. – М.: Высшая школа, 1987. – 335 с., ил.