Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Komparator z histerezą, wykryw. szybkie i krótkie impulsy-jakie dobrać elementy?

rider3 31 Gru 2015 01:13 1077 0
  • #1
    rider3
    Poziom 9  
    Witam, ostatnio postanowiłem zrobić układ komparatora, wykrywającego krótkie i szybkie impulsy prądowe rozładowujące baterię.
    Układ ten ma _nie_reagować_ na impulsy ładujące baterię (które rzecz jasna spowodują chwilowy wzrost napięcia baterii powyżej 5V).
    Komparator ma wystawiać impuls szerokości min 60ns, max 2us, czas ten nie jest krytyczny, ponieważ impuls rozładowujący trwa zazwyczaj powyżej 200ns, poniżej 500ns.
    W czasie trwania tego impulsu, napięcie na baterii spada z 5,0V na 4,8V, potem znów wraca do 5 V.
    Tenże impuls, poprzez dzielnik (obrazek 2), ma być wykrywany przez uC, jako przerwanie, potem uC wykona pewną akcję, nie mającą jednak wpływu na wartości wielkości elektrycznych w układzie komparatora.
    Zamiast fabrycznie optymalizowanego komparatora , chcę użyć układu wzmacniacza operacyjnego LMV118 firmy TI.Ma on napięcie niezrównoważenia Vos= +-6mV, jest wystarczająco szybki (testowałem w innym układzie z generatorem sygnału).
    Jest on zasilany z osobnego źródła o wartości napięcia 9V.

    Opis układu:
    Komparator ma dodatnie sprzężenie zwrotne.
    Wejście odwracające podpięte do dzielnika napięciowego, w którym jest też 100nF kondensator wygładzający, można przyjąć, że wejście nieodwracające jest cały czas na potencjale 535mV.
    Wejście nieodwracające jest podpięte do drugiego dzielnika, który ma zapewnić z jednej strony histerezę punktu przełączania równą minimum 30mV (podciągnąć wejście o 15mV gdy wyjście V_out w stanie wysokim równe 9V, zaś obniżyć potencjał na wejściu nieodwracającym o 15mV gdy na wyjściu jest stan niski równy 0V).
    Wartość R3=12k.

    Poniżej schemat w LTSpice, dość prosty, jednak nie wiem jak łatwo, a jednak dokładnie zwymiarować elementy.
    Obrazek 1:
    Komparator z histerezą, wykryw. szybkie i krótkie impulsy-jakie dobrać elementy?

    Istnieją 4 stany układu :
    a) tuż po włączeniu komparatora, napięcie baterii E1=5V, wyjście komparatora jeszcze na zerze, ale trzeba zapewnić na wejściu nieodwracającym V+ potencjał 535mV + 2xVos = 547mV, po to
    aby komparator wystawił stan wysoki
    b)po wystawieniu stanu wysokiego na wyjście Vout=9V, wtedy na nieodwracającym potencjał ma wynieść V+ = 547+10mV =557mV. (te 10mV ma być zapasu).
    c)wystąpienie impulsu prądowego rozładowującego baterię E1, jej napięcie spada wtedy do 4.8V, wówczas potencjał na nieodwracającym, mimo jeszcze stanu wysokiego na wyjściu,
    musi spaść do 535mV - 2xVos - 10mV= 513mV, aby przełączyć wyjście komparatora do stanu niskiego.Ten stan niski jest wykrywany przez uC.
    d)po zaprzestaniu rozładowywania, E1 wraca do 5V, wtedy komparator ma znów wystawić stan wysoki na wyjściu, czyli przed wystawieniem HIGH, musi być zdolny do przełączenia w górę, a więc V+ = 547mV, jak na wyjściu będzie HIGH, to V+ sam podskoczy o kolejne 10mV.

    Układ można sprowadzić do prostszej postaci dla ułatwienia analizy, schemat poniżej, E1 Bateria, E2 wyjście wzmacniacza:
    Obrazek 2:
    Komparator z histerezą, wykryw. szybkie i krótkie impulsy-jakie dobrać elementy?

    To tyle, kto ma jakiś pomysł jak szybko i możliwie najprościej do tego podejść?

    Jak widać, potrzebuję dobrać wartości rezystorów R1,R2 i R4.Istnieją różne metody, chodzi przecież o teorię obwodów (może np Thevenin, patrząc na układ od strony R4 i E2,szacując wpierw mniej więcej wartości R1 i R2), może z kolei układ kilku równań dla powyższych stanów (metoda oczkowa) , a może jeszcze inna?
    Napiszcie w miarę dokładnie, jak to rozwiązać, tzn jak prosto i bez zbędnego zachodu wyliczyć dokładne wartości które spełnią te założenia.Oszacować, a potem metodą prób i błędów doprecyzować w LTSpice można, ale szkoda na to czasu i zabawy.Każda rada mile widziana!
    Dzięki, r.