Управляемые оконные компараторы

Журнал РАДИОЛОЦМАН, октябрь 2019

Михаил Шустов, г. Томск

Приведены схемы аналогового и цифрового оконных компараторов с регулируемым положением окна и его ширины.

Оконные компараторы позволяют разделить входной сигнал произвольной формы по меньшей мере на сигналы низкого, среднего (оконного) и высокого уровней, что позволяет затем использовать эти сигналы для решения задач регулирования, автоподстройки, мониторинга источников питания, контроля уровня входных сигналов, выделения данных или их раздельной передачи и т.п.

На Рисунке 1 приведена схема аналогового оконного компаратора с возможностью управления положением окна по шкале напряжений и регулировки ширины этого окна. Устройство выполнено на основе двух аналоговых компараторов DA1.1 и DA1.2 микросхемы LM339. Начальное смещение (положение окна) задается регулировкой потенциометра R11, а ширина окна от нуля и выше – подстроечным резистором R3. На входы сравнения компараторов через резистивный делитель напряжения R13, R14 подается напряжение Е/2, где Е – напряжение питания устройства.

Рисунок 1.	Схема аналогового оконного компаратора с регулируемым положением окна и его ширины, имеющего аналоговые и цифровые выходы.

При подаче на вход оконного компаратора сигнала произвольной формы положительной полярности напряжением до 10 В происходит сравнение уровней напряжений на его входах и переключение состояний компараторов с формированием на их выходах цифровых сигналов уровня логических единиц. Каскад на транзисторе VT1 BC547 предназначен для формирования сигнала логической единицы, отвечающего положению окна компаратора.

Особенностью компаратора является то, что с повышением положения начала окна его ширина уменьшается.

Устройство имеет цифровые (a, b, c) и аналоговые (A, B, C) выходы: a и A – положение низкого уровня; b и B – окна; с и С – высокого уровня.

Рисунок 2.	Динамика электрических процессов в различных точках аналогового оконного компаратора при подаче на его вход линейно нарастающего напряжения.

На Рисунке 2 показаны диаграммы процессов, наблюдаемых на входе и цифровых выходах оконного компаратора, а на Рисунке 3 – диаграммы входных и выходных сигналов на его аналоговых выходах.

Рисунок 3.	Динамика электрических процессов в различных точках аналогового оконного компаратора при подаче на его вход аналогового сигнала произвольной формы положительной полярности.

На Рисунке 4 приведена схема управляемого оконного компаратора, выполненного на цифровой микросхеме DD1 CD4070BD. Принцип его действия тот же, что и у ранее описанного устройства. Максимально возможную ширину окна можно ступенчато регулировать включением дополнительных диодов в цепочке VD1–VDn и плавно – подстроечным резистором R3. Компаратор имеет только цифровые выходы, хотя ничто не мешает расширить его возможности дополнением аналоговых каналов так, как это сделано в аналоговом компараторе, приведенном на Рисунке 1.

Рисунок 4.	Схема цифрового оконного компаратора с регулируемым положением окна и его ширины.

Динамика электрических процессов во входных и выходных цепях цифрового оконного компаратора при подаче на его вход сигнала треугольной формы показана на Рисунке 5.

Рисунок 5.	Динамика электрических процессов в различных точках цифрового оконного компаратора при подаче на его вход сигнала треугольной формы.

Материалы по теме