COMPARATORI & MICROCONTROLLORI - 3



ISTERESI NEI COMPARATORI

Quando le tensioni all'ingresso di un comparatore sono molto vicine in valore alla soglia di scatto, il rumore esterno e il rumore di commutazione proveniente dall'interno del microcontrollore possono causare fenomeni di falsa commutazione che si manifestano come oscillazione all'uscita del comparatore. Per prevenire tutto questo, si è soliti retro azionare positivamente i comparatori ovvero riportando l'uscita verso l'ingresso non invertente per generare una "isteresi" come mostrato in figura 3.

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Figura 3: circuito di un comparatore con isteresi

L'isteresi alza la soglia del comparatore quando l'ingresso si trova al di sotto della soglia e l'uscita diventa alta e abbassa la soglia quando l'ingresso e' al di sopra della soglia e l'uscita diventa bassa. Il risultato e' che l'ingresso, per cambiare l'uscita del comparatore, dovrebbe avere un rumore tale da superare la soglia fissata dall'isteresi. Se ciò non si verifica l'uscita non commuterà in maniera spuria per la presenza del rumore.

Per calcolare i valori dei resistori, bisogna definire il valore alto VTH e basso VTL della soglia che garantiscono la non presenza di commutazioni spurie dell'uscita del comparatore. Usando VTH e VTL, il valore medio della tensione di soglia VAVG può essere calcolato mediante la formula  (1) :

  

che può essere scritta anche come funzione dei resistori in base alla relazione (2):

Quindi trovato il valore di VAVG dalla relazione (1) si possono trovare i valori di R2 e R1.
Da notare che una corrente continua scorre attraverso R1 e R2. Per limitare la dissipazione di potenza le  resistenze R1 e R2 devono essere almeno 1kohm ma devono essere tenuti più basse di 10k per mantenere il valore di R3 piccolo. Valori grandi di R3, compresi tra 100k-10 mega ohm, possono produrre tensioni di offset sull'ingresso non invertente dovute alla corrente di polarizzazione degli ingressi del comparatore.
Le altre relazioni che servono per il dimensionamento del circuito sono:

(3)

(4)

(5)

Supposto una VDD = 5.0V e posto VTH = 3.0V e VTL = 2.5V  si ha dalla (1)

  VAVG = 2.77V

Dalla (2) posto R2 = 10k  si ha  R1 = 8.2k ( valore arrotondato)  e il valore medio da cui:

 REQ = 4.5k ohm DR = .1 

dalla (5) si ricava R3:

R3 = 40.5 k (si scegli il valore di 39k)

Sulla base dei valori calcolati e arrotondati i nuovi valori di  VTH e VTL diventano VTH' = 2.98V e VTL' = 2.46V