?t / T = 2Uвих.max / UmщKU0Т = Uвих.max / рUmKU0.

Таким чином, відносна тривалість ?t T не залежить від величини щ. Тому реально зменшити тривалість інтервалу t2 ... t3 можна тільки шляхом або зменшення Uвих.max. або збільшення KU0.

Методи досягнення цих є різні. Для зменшення амплітуди вихідної напруги ОП його необхідно охопити ланцюгом нелінійної ООС, коефіцієнт передачі якої досягши необхідного рівня вихідної напруги прагне до одиниці (схема обмеження рівня). На практиці цей шлях дозволяє отримати достатньо добрі результати, оскільки використання ланцюга нелінійної ООС дозволяє додатково усунути недоліки, зумовлені кінцевими частотними властивостями використовуваного ОП.

Проте такий шлях має цілком певне обмеження, зумовлене тим, що для отримання ?t = 0 необхідно мати Uвих.max = 0, але при цьому просто втрачається сенс використання подібних схем, оскільки зникає можливість скористатися результатами її роботи. Тому вихідні рівні напруг Uв і Uh теж, як правило, задані. В цьому випадку єдиною можливістю зменшення інтервалу ?t є збільшення коефіцієнта посилення ОП.

Збільшення власного значення KU0 при реально існуючих обмеженнях на використовувану елементну базу пов'язане із збільшенням числа каскадів і, отже, ускладненням схемотехніки ОП. Тому цей шлях підвищення коефіцієнта посилення також має цілком певні обмеження.

В той же час збільшення коефіцієнта посилення будь-якого підсилювача можна досягти введенням у нього ланцюга позитивної ОС (ПОС). Тоді для коефіцієнта посилення можна записати KUПОС = KU0 / – KU0boc). Звідси слідує, що зі збільшенням boc коефіцієнт KUПОС  також росте. Оскільки у випадку |

boc = 1 / KU0, | (1.4)

коефіцієнт посилення ОП буде рівний нескінченності, то це (теоретично) відповідатиме миттєвій зміні напруги на виході схеми на рис. 1.1 від Uвих.max до –Uвих.max і назад.

Схема на рис. 1.1, а при виконанні умови (1.3) часто носить назву детектора нуля сигналу (нуль-детектор) або схеми визначення проходження напруги через нуль.

Розглянутий випадок є ідеальним, оскільки умова (1.4) із-за розкиду параметрів і нестабільності характеристик ОП на практиці важко здійснима. Це приводить до появи погрішності визначення нульового рівня вхідного сигналу.

Розділ. 2. Однопороговий пристрій порівняння

Однопороговими називаються пристрої порівняння, для яких коефіцієнт посилення використовуваного підсилювача завжди залишається позитивним (KU0 > 0). З цього виходить, що при роботі такого пристрою завжди присутня деяка область вхідної неідентифіковуваної напруги тобто існує погрішність визначення рівня вхідної напруги. В якості однопорогових пристроїв порівняння можуть використовуватися ОП без ланцюгів ОС або з позитивною ОС, для якої коефіцієнт передачі зворотного зв'язку задовольняє нерівності |

boc ? 1 / KU0, | (2.1)

Аналізуючи схему, наведену на рис. 2.1, а, можна сказати, що її спрацьовування відбувається в момент рівності нулю напруги між інвертуючим і неінвертуючим входами ОП. Використовуючи дану властивість вказаної схеми, можна легко побудувати на її основі пристрій порівняння вхідної напруги з деяким наперед заданим еталонним рівнем напруги.

Для цього достатньо неінвертуючий вхід ОП (див. рис. 1.1, а) підключити до загальної шини пристрою через джерело ЕРС, абсолютна величина якого і знак відповідають необхідному еталонному рівню порівняння (рис. 2.1, а). В цьому випадку при ідеальності ОП (Rвх > ?) напруга між інвертуючим і неінвертуючим входами досягне нульового рівня, коли рівень і полярність вхідної напруги uвх будуть в точності рівні параметрам еталонного джерела ЕЕТ. На рис. 2.1, б, в показані передавальні характеристики схем порівняння для випадків ЕЕТ > 0 і ЕЕТ < 0 відповідно.

Напругу ЕЕТ називають порогом спрацьовування пристрою порівняння.

Рис. 2.. Однопорогова схема порівняння із зміщеним порогом спрацьовування (а) і її передавальні характеристики для випадків UЕТ > 0 (б) і UЕТ < 0 (в) і схема з ланцюгом ПОС (г)

ПРИКЛАД

Використовуючи ОП типу К140УД1А, розрахувати схему порівняння з порогом спрацьовування – 0,1 В. Погрішність спрацьовування не повинна перевищувати 0,1 %.

Рішення

1. Для реалізації початкових вимог скористаємося схемою на рис. 2.1, а.

2. ОП типу К140УД1А має наступні параметри:

Uп = ±6,3 В; KU0 = 900; Uвих.max = ±4,5 В.

3. Неіндифіковуваний діапазон зміни вхідної напруги для заданого ОП складає

?Uвх = 2Uвих.max / KU0 = 2 · 4,5 / 900 = 0,01 В.

У даному випадку погрішність визначення рівня 0,1 В складе

д = (?Uвх / ?Uсер) 100 % = (0,01 / 20,1) 100 = 5.

4. Отримана погрішність більше заданої. Тому необхідно або зменшити напругу |Uвих.max|, використовуючи ланцюг нелінійної ООС, або збільшити KU0 введенням ланцюга ПОС.

5. Введемо в схему ланцюг ПОС. Потрібний з погляду забезпечення заданої точності діапазон вхідних неідентифіковуваних напруг

2дUсер / 100 = 2 · 0,1 · 0,1 / 100 = 2 · 10–4 В.

Необхідний для отримання знайденого ?Uвх коефіцієнт KU ПОС рівний

KU ПОС = 2Uвих.max / ?Uвх = 6,3 · 104.

Коефіцієнт передачі ланцюга ПОС

5. Для забезпечення необхідного порогу спрацьовування Ucеp за до-помогою зовнішнього дільника задамо напругу змішування на неінвертуючий вхід ОП. За довідником вхідний струм ОП івх  · –6Використовуючи умо-ву іділ >> івхзадамо іділ = 100 івх, тоді RділUп / іділ63 / 5 · –4 А ,6 кОм. Опір резистора Rділ1, який безпосередньо задає поріг спрацьовування, рівний

Rділ1 = UcеpRділUп = 0,1 · 12,6 / 6,3 = 0,2 кОм.

Тоді Rділ2 = Rділ – Rділ1 = 12,6 – 6,2 = 12,4 кОм.

6. Знайдемо опір резистора RПОС

bОС = Rділ1Rділ2 / [(Rділ1 + Rділ2) RПОС];

RПОС = Rділ1Rділ2 / (RділbОС) = 0,2 · 12,4 / 12,6 · 1,09–3 = 180,6 кОм.

Вибираємо RПОС = 180,6 кОм.

7. Необхідний вхідний опір схеми порівняння

Rвх = Rділ1Rділ2 / (Rділ1 + Rділ2) = 0,2 · 12,4 / 12,6 = 0,196 кОм.

Приймаємо