Якщо в схемі на рис. 2.1, а замість джерела еталонної напруги використовувати другу вхідну напругу, ОП перетвориться на схему порівняння двох напруг. Нехтуючи погрішністю, зумовленою наявністю діапазону неідентифікованої вхідної напруги, можна сказати, що перемикання підсилювача відбуватиметься в момент рівності вхідних напруг як за абсолютним значенням, так і за знаком. Схема такого пристрою і тимчасові діаграми, що пояснюють його роботу, наведені на рис. 2.2.

Рис. 2.. Однопорогова схема порівняння двох напруг (а) і тимчасові діаграми, що пояснюють її роботу (б)

Для підключення двох або більш вхідних напруг може бути використаний і один наприклад інвертуючий вхід ОП (рис. 2.3). У цьому випадку також перемикання ОП відбуватиметься у момент рівності нулю напруги між його входами. У загальному вигляді вираз, що характеризує дану умову, має вигляд

де Ui – напруга i-го джерела вхідної напруги; Ri – вихідний опір i-го джерела вхідної напруги; п – число вхідних напруг.

З наведеного виразу виходить, що для спрацьовування схеми порівняння у випадку UЕТ = 0 джерела вхідної напруги повинні мати різну полярність.

Рис. 2.. Однопорогова схема порівняння трьох вхідних напруг (а) і тимчасові діаграми, що пояснюють її роботу (б)

На рис. 2.4, а наведений окремий випадок схеми на рис. 2.3 для п = 2. Очевидно, що при виконанні умови |

Rвн1 + Rвх1 = Rвн2 + Rвх2 | (2.1)

вихідна напруга даної схеми змінюється в мить, коли вхідні напруги рівні за абсолютною величиною uвх1t1) uвх2t1)|, але протилежні за знаком. Тимчасові діаграми, що пояснюють роботу даної схеми порівняння, наведені на рис. 2.4, б.

Рис. 2.. Однопорогова схема, порівняння напруг різної полярності (а) і тимчасові діаграми, що пояснюють її роботу (б)

Якщо умова (2.1) не виконується, то перемикання схеми відбудеться у момент виконання умови |

евх1 (Rвн1 + Rвх1) = евх2 (Rвн2 + Rвх2) (9.8) | (2.2)

де евх1 і евх2 – значення вхідних ЕРС.

Слід ще раз підкреслити, що загальним принципом побудови всіх розглянутих схем є використання властивості ідеального ОП, відповідно до якої умові Uвих = 0 відповідає Uвих = 0.

Розділ 3. Регенеративна схема порівняння

Регенеративними (гістерезисними) називають схеми порівняння, у яких передавальна характеристика неоднозначна. Стосовно ОП це можливо тільки у тому випадку, коли підсилювач охоплений ланцюгом ПОС з коефіцієнтом передачі, що задовольняє умові |

boc > 1 / KU0 | (3.1)

На рис. 3.1 наведена передавальна характеристика ОП для випадків
boc >  KU0, boc =  KU0 і boc <  KU0 відповідно. Очевидно, що збільшення коефіцієнта передачі ланцюга ПОС фактично приводить до повороту початкової характеристики ОП навколо початку координат за годинниковою стрілкою. При цьому якщо boc >  KU0, то передавальна характеристика перестає бути однозначною і з'являється область вхідних напруг, для якої без знання передісторії роботи схеми не можна однозначно визначити значення вихідного сигналу ОП.

Рис. 3.. Передавальні характеристики ОП з ланцюгом ПОС для випадків

boc >  KU0 (1), boc =  KU0 (2) і boc <  KU0 (3)

Використання в схемі порівняння ОП, у якого передавальна характеристика має область неоднозначної відповідності вхідної і вихідної напруг (має гістерезис), дозволяє побудувати пристрої, у яких напруги спрацьовування і відпуску не рівні між собою. Принципова схема такого пристрою порівняння та її передавальна характеристика наведені на рис. 3.2. Розглянемо її роботу.

Припустимо, що в деякий момент часу, вхідна напруга схеми рівна нулю, а на її виході присутня напруга позитивної полярності +Uвих.max. Тоді до неінвертуючого входу ОП прикладена позитивна напруга |

Uвх.н = Uвих.maxRПОС2 /(RПОС1 + RПОС2) | (3.2)

Рис. 3.. Гістерезисна схема порівняння (а) і її передавальна характеристика (б)

Тому даний стан є стійким і може підтримуватися скільки завгодно довго до тих пір, поки вхідна напруга, що змінюється, не досягне цього ж рівня. У цей момент відбудеться зміна вихідної напруги ОП від +Uвих.max до –Uвих.max. Внаслідок цього на неінвертуючому вході ОП встановиться напруга
Uвх.н = –Uвих.maxRПОС2 /(RПОС1 + RПОС2). До тих пір, поки вхідна напруга не досягне такого ж рівня, сталий стан схеми буде стійким.

Таким чином, напруги спрацьовування і відпуску в даній схемі визначаються таким чином: |

Uсер = +Uвих.maxRПОС2 /(RПОС1 + RПОС2) | (3.3)

Uот = –Uвих.maxRПОС2 /(RПОС1 + RПОС2) | (3.4)

З наведених виразів видно, що у випадку +Uвих.max = –Uвих.max, порогові напруги рівні за величиною, але протилежні за знаком, тобто передавальна характеристика пристрою симетрична відносно початку координат.

Для отримання різних напруг спрацьовування і відпуску в ланцюзі ПОС ОП необхідно використовувати чотириполюсник, коефіцієнт передачі якого залежить від полярності його вхідної напруги. Приклад такого пристрою наведений на рис. 3.3, а. У даному випадку коефіцієнт передачі ланцюга ПОС для позитивних вихідних напруг ОП практично не залежить від рівня цієї напруги і визначається падінням напруги на прямозміщеному діоді VD. При негативних вихідних напругах діод VD замкнутий і напруга відпуску визначається як і в схемі на рис. 3.2, а виразом (3.4). На рис. 3.3, б наведена передавальна характеристика даної схеми порівняння. Очевидно, що вона несиметрична щодо початку координат.

Рис. 3.. Гістерезисна схема порівняння з ланцюгом нелінійної ПОС (а) і її передавальна характеристика (б)

Несиметрії передавальної характеристики схеми порівняння можна добитися (як і у разі однопорогового пристрою), використовуючи додаткові джерела зміщення. Приклад такого рішення наведений на рис. 3.4, а. Тут джерело зміщення Езм з нульовим вихідним опором підключений послідовно резистором RПОС2 дільника ланцюга ПОС. Це приводить до зміщення всієї характеристики на величину цієї напруги. Так, на рис. 3.4, б показана передавальна характеристика