Принцип работы компаратора при сравнении сигналов разной полярности

Если брать ОУ в качестве компаратора, то схему можно показать следующим образом:

Рис. 88. Компаратор для сравнения сигналов разной полярности на базе ОУ

При использовании ОУ необходимо на его выходе устанавливать согласующий элемент. Согласующий элемент должен таким образом работать, чтобы обеспечивать выходной уровень сигнала соответствующий напряжениям логических уровней цифровых интегральных схем, на вход которых будет подаваться сигнал с выхода компаратора.

Для ТТЛ: U_огр. = +3 В, тогда U¹ = +3,7 В, а U⁰ = –0,7 В.

Схема такого устройства на базе интегрального компаратора имеет вид:

Рис. 89. Компаратор для сравнения сигналов разной полярности на базе ИС компаратора

Рассмотрим работу схемы на базе интегрального компаратора. Работу схемы поясним следующими временными диаграммами.

Рис. 90. Временные диаграммы работы компаратора

В исходном состоянии, когда состояние выхода компаратора определяется опорным напряжением, так как это опорное напряжение определяет дифференциальный сигнал между входами компаратора.

.

(145)

Если считать, что входное сопротивление компаратора бесконечно большое,
то . Тогда эквивалентная схема для определения потенциала U_А будет иметь вид:

Рис. 91. Схема определения при
.	(146)

Поэтому за счет большого K_u на выходе данного компаратора в данной ситуации будет высокий уровень логической единицы.

По мере увеличения входного сигнала (в данном случае он положительный) потенциал точки А определяется как результат воздействия двух источников:

Рис. 92. Схема определения при
По этой схеме потенциал можно найти по следующей формуле:
.	(147)

Поэтому величина дифференциального сигнала между входами компаратора будет уменьшаться и стремиться к нулю.

При некотором значении U_х потенциал точки А станет больше нуля. Это меняет полярность дифференциального сигнала между входами компаратора. И за счет большого K_u компаратор резко переключается. В данном случае на выходе схемы будет низкий уровень логического нуля.

Исходя из этого идеальную характеристику преобразования этой схемы можно найти приравнивая потенциал точки А к нулю.

.

(148)

И если , то (то есть сравнение сигналов происходит по модулю).