Zaloguj się
Wszystkie
4 września 2023
517
Zasada działania obwodu progowego
Co to jest obwód progowy?
Jak napisano we wstępie, obwód progowy przechwytuje sygnał na pewnym poziomie. Jeśli brzmi to nieco krypto dla Twoich uszu, spójrz na poniższy rysunek. Trójkątne napięcie wejściowe jest porównywane z napięciem progowym Uclamp. Tak długo, jak napięcie wejściowe jest większe niż napięcie progowe, wyjście będzie podążać za wejściem. Jeśli napięcie wejściowe stanie się mniejsze od napięcia progowego, wyjście będzie podążać za napięciem progowym. W ten sposób obwód progowy ustala napięcie na określonym poziomie. Napięcie wyjściowe obwodu nigdy nie będzie mogło spaść poniżej napięcia progowego.
Oczywiście równie łatwo można zaprojektować obwód, który działa odwrotnie: napięcie wyjściowe nie będzie wtedy mogło nigdy wzrosnąć powyżej napięcia progowego.
W rzeczywistości znasz już taki obwód. Obwód z odcinka tego kursu „dioda idealna” to obwód progowy, który zapewnia, że napięcie wyjściowe podąża za wejściowym do zera woltów. Na wyjściu nie może być bardziej ujemne. Tak więc prosty prostownik jest obwodem progowym o napięciu progu równym zero woltów.
Zastosowania
Oczywiste jest założenie, że obwód progowy ma wiele podobieństw do prostego prostownika idealnego. Zanim jednak przejdziemy do omówienia schematu, zadajmy bardziej sensowne pytanie: co zrobić z takim obwodem? Odpowiedzi dostarcza poniższy rysunek. Sygnał wejściowy Uin składa się z serii szczytów sygnału, pomiędzy którymi znajduje się wiele mniejszych sygnałów. Chcesz coś zrobić z tym sygnałem, na przykład zmierzyć liczbę pików na sekundę. Gdybyś po prostu podał ten sygnał na wejście licznika częstotliwości, licznik ten zarejestrowałby o wiele za wysoką częstotliwość. Dzieje się tak dlatego, że urządzenie nie jest w stanie odróżnić szczytów sygnału, który ma być zliczony, od szczytów szumu.
Wstawiając obwód progowy z regulowanym progiem, można odfiltrować niepożądane szczyty szumu z sygnału wyjściowego, tak że licznik częstotliwości rejestruje tylko szczyty sygnału do zliczenia.
Obwody progowe są również stosowane w elektronice audio, gdzie można je wykorzystać do tworzenia bardzo alienujących efektów dźwiękowych.
Schemat
Jak bez wątpienia można się spodziewać, schemat na rysunku jest bardzo podobny do schematu idealnej diody. Działanie układu jest wyjaśnione na podstawie rysunku poniżej.
Przyjmij, że napięcie wejściowe jest mniejsze od napięcia odniesienia. Wejście ujemne na op-ampie jest wtedy bardziej ujemne niż wejście dodatnie, wyjście jest na poziomie dodatniego napięcia zasilania. W związku z tym dioda D1 pracuje w kierunku wstecznym. Między wejściem a wyjściem jest teraz tylko rezystor R1 i jeśli obciążysz obwód bardzo dużym rezystorem (tak jak w przypadku twojego miernika uniwersalnego), to na wyjściu zmierzysz takie samo napięcie jak na wejściu.
W czasie t1 napięcie wejściowe staje się równe napięciu progu odniesienia. Ujemne wejście op-ampa staje się bardziej dodatnie niż dodatnie wejście, obwód się odwraca. Wyjście staje się teraz ujemne, dioda zaczyna przewodzić i op-amp ustawia napięcie na wejściu ujemnym równe napięciu na wejściu dodatnim. Wyjście pozostaje na poziomie progu. Układ działa teraz jako bufor, przy czym wyjście i wejście ujemne przejmują napięcie na wejściu dodatnim. Sytuacja ta jest utrzymywana do momentu, gdy napięcie na wejściu ujemnym ponownie stanie się niższe niż na dodatnim, wyjście op-ampa stanie się dodatnie, dioda zaś nie działa i op-amp został skutecznie wyłączony. Wyjście jest wtedy ponownie bezpośrednio połączone z wejściem.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
