Zaloguj
Spis treści
Pojawiają się problemy
Sprawa wydaje się bajecznie prosta. Wyrafinowanej filozofii tu nie ma. Na jedno wejście komparatora podajemy napięcie referencyjne, na drugie wejście podajemy sygnał porównywany.
Jeśli sygnał jest większy od napięcia referencyjnego, wyjście przyjmuje stan wysoki, jeśli sygnał jest mniejszy od napięcia referencyjnego na wyjściu jest stan niski. Jest to doskonałe rozwiązanie do realizacji np. wyłącznika zmierzchowego. Do wejścia referencyjnego doprowadzamy stałe napięcie regulowane np. potencjometrem zapewniające określenie progu działania wyłącznika, do drugiego wejścia doprowadzamy sygnał z czujnika światła (fotorezystor, fotodioda itp.) i oto o zmierzchu na naszej posesji zapala się automatycznie lampa, by skoro świt sama się zgasiła. Inny wyłącznik działający na podobnej zasadzie może także automatycznie regulować temperaturę w naszym oświetlonym domu, który już w tym momencie prawie zasługuje na miano inteligentnego. Tyle, że ta inteligencja nie będzie sprawdzała się dobrze w praktyce. Zarówno napięcie referencyjne, jak i sygnał z fotoczujnika w praktyce nigdy nie są idealnie stabilne. W sytuacji, gdy oba napięcia zrównają się ze sobą jest niemal pewne, że będą krótkie momenty, w których jedno napięcie będzie raz wyższe od drugiego, raz niższe.
Sprawdźmy to w symulacji.
W eksperymencie zastosujemy komparator AD8561, którego model jest już na arkuszu schematu (w chwili pisania artykułu modelu tego nie było jeszcze w standardowej bibliotece), i dla którego został przygotowany symbol. Do wejścia nieodwracającego dołączamy źródło napięcia stałego 2,5 V pełniące funkcję napięcia referencyjnego. Do wejścia odwracającego są dołączone dwa źródła napięciowe: V3 – wytwarza napięcie piłokształtne o amplitudzie 5 V i czasie narastania i opadania równym 10 sekund (źródło to imituje jakieś wolnozmienne zjawisko), B1 – generuje pseudoprzypadkowy szum, który dodaje się do sygnału źródła V3. Zapewniają to rezystory R1, R2 i R3. Do generowania szumu zastosowano źródło „Arbitrary behavioral voltage source” z parametrem V=.40*random(time*100). Symulacja wykazała, że rzeczywiście dla napięcia wejściowego równego napięciu referencyjnemu 2,5 V następuje przerzut stanu wyjścia komparatora, ale już na pierwszy rzut oka widać, że z napięciem tym dzieje się coś dziwnego. Rozciągamy więc przebiegi w okolicach ich przecięcia przy 2,5 V i okazuje się, że faktycznie występują w tym punkcie przypadkowe przerzuty. Jest tak zarówno dla sygnału opadającego jak i narastającego. Jesteśmy w kropce. Żarówka nie pożyje długo, jeśli będzie tak eksploatowana.
Dla upewnienia się budujemy szybko układ rzeczywisty wg schematu podobnego do tego, którego użyliśmy w symulacji. Źródłem referencyjnym jest 2. kanał generatora arbitralnego Analog Discovery 2, natomiast sygnał wejściowy tworzymy jako przebieg użytkownika w 1. kanale generatora. Najpierw przygotowujemy przebieg trójkątny używając opcji „Func” z parametrami: Start=0%, Lenght=100%, Type=Triangle, Cycles=1, Amplitude=100%, Offset=0%, Symmetry=50%, Phase=90°, opcja „Normalize” zaznaczona (rysunek 11). Następnie nakładamy na ten przebieg szum zaznaczając zakładkę „Alter” i wybierając opcję „+Add”. Klikamy na przycisk ekranowy Alter with i wybieramy zakładkę „Math”. W polu edycyjnym umieszczamy formułę: 0.1*random() i klikamy na przycisk Generate, a następnie OK. Ponownie jesteśmy przerzuceni do okna z przebiegiem piłokształtnym, tylko teraz już widzimy, że jest on zaszumiony. Jeszcze raz klikamy na przycisk OK, co kończy pracę nad edycją tego przebiegu.
Do pomiaru ustawiamy amplitudę 2,5 V, offset też 2,5 V i częstotliwość 100 mHz. Przebieg na oscyloskopie oglądamy w trybie „Screen” z podstawą czasu 1 s/dz. Wyraźnie widzimy niepożądane przerzuty, takie same, jakie obserwowaliśmy w symulacji. Do dokładniejszej obserwacji można uruchomić okno „Zoom” (rysunek 12).
