Оконный компаратор с независимыми уровнями порогов

В показанной на Рисунке 1 схеме инвертирующего усилителя с гистерезисом резисторы R_A, R_B и R_F определяют пороговые напряжения срабатывания компаратора. К сожалению, использование трех резисторов для установки верхнего и нижнего порогов создает зависимость между двумя напряжениями срабатывания: невозможно установить одно напряжение, не влияя на другое. Однако, используя компаратор, имеющий выход с открытым коллектором, такой как LM393 или LM339, можно получить такой же выходной отклик с двумя независимыми уровнями порогов. В схеме на Рисунке 2 резистивный делитель R₁, R₂ и R₃ определяет напряжение верхнего порога V₁. Резисторы R₄ и R₅ задают напряжение нижнего порога V₂.

Рисунок 1.	Три резистора определяют напряжения срабатывания инвертирующего компаратора (а) с гистерезисом (б), но напряжения срабатывания зависят друг от друга.

Когда значение напряжения V_IN находится между 0 и V₁, уровень выходного напряжения V_OUT высокий, поэтому ток через резисторы R₄ и R₅ не течет, напряжение V₂ равно V_CC, и на выходе Компаратора B поддерживается высокий уровень сигнала. При высоком уровне на выходе Компаратора B

Когда V_IN превышает V₁, V_OUT опускается до 0.7 В, позволяя току течь через резистивный делитель. Тогда величина V₂ меняется с V_CC на

При этом изменении уровень выхода Компаратора B также становится низким, в результате чего V₁ становится равным

Теперь V₁ меньше, чем V_IN, поэтому уровень выходного напряжения V_OUT опускается и остается низким до тех пор, пока V_IN не станет ниже V₂. Когда V_IN опускается ниже V₂, уровень выходного напряжения V_OUT вновь становится высоким, V₂ = V_CC, и резисторы R₁, R₂ и R₃ устанавливают порог V₁.

Рисунок 2.	Использование сдвоенного компаратора с выходами с открытым коллектором позволяет независимо устанавливать любые пороговые напряжения.

Напряжение каждого порога можно легко задать любым, не влияя на уровень другого порога. Однако V₁ должен быть больше, чем V₂, иначе оба напряжения срабатывания будут равны V₁. Недостатком этой схемы является то, что для нее требуется два компаратора, однако почти все компараторы предлагаются в вариантах, содержащих два устройства в корпусе.

Материалы по теме

1. Datasheet Texas Instruments LM393