Progetto di un comparatore ad isteresi non invertente

Progettiamo un comparatore ad isteresi non invertente con soglie

e

adope-

rando un amplificatore operazionale mA741 alimentato tra le tensioni

,

,

assumendo che le tensioni di uscita abbiano i valori estremi

e

.

Il rapporto k tra le resistenze R₂ e R₁ è dato da:

così, la tensione di riferimento V_SS vale:

Siccome la massima corrente che può erogare l'integrato è

, il minimo valore che

può assumere la somma delle due resistenze è:

Pertanto assumiamo

, così, siccome

, risulta

. Infine, per

minimizzare l'offset di tensione in uscita, poniamo in serie all'ingresso invertente una resistenza R₃ pari al parallelo tra le resistenze R₁ e R₂:

In figura è mostrato lo schema elettrico completo del dispositivo:

Interfacciamento di un comparatore ad isteresi non invertente con un dispositivo logico TTL

Interfacciamo il comparatore progettato con un dispositivo logico TTL alimentato con la tensione

, i cui parametri statici di ingresso sono

,

,

e

, adoperando un transistor 2N2222A.

Il valore massimo assunto dalla resistenza di collettore R₆ corrisponde alla situazione in cui il transistor
è interdetto e risulta:

Il valore minimo corrisponde alla situazione in cui il transistor è in saturazione, e

ed è determinato dalla massima corrente di collettore

:

Così il valore ottimo è:

assumiamo pertanto

. Con tale valore la corrente di collettore I_C in saturazione vale:

Il valore del guadagno corrispondente allo stato di funzionamento più prossimo a quello di nostro

interesse è

, così il minimo valore della corrente di base è:

D'altra parte l'operazionale non può erogare una corrente superiore a

, pertanto:

Quindi il valore ottimo per la corrente di base è

Se la tensione di breakdown inverso della giunzione BE vale

, Il valore minimo del

rapporto r tra R₄ e R₅ è

Assumendo che R₄ sia

volte più grande di R_5, se la tensione BE in saturazione è

, la resistenza R₄ è data da:

Infine:

In figura sono mostrati i risultati della simulazione, in corrispondenza di un'eccitazione sinusoidale del comparatore; in altro è rappresentata la corrente di base, al centro quella di collettore, in basso, nella metà superiore la risposta della porta logica e nella metà inferiore la tensione d'uscita dell'amplificatore operazionale insieme alla tensione di ingresso.