Инвертирующий компаратор с однополярным питанием не работает должным образом

Я пытаюсь преобразовать входную синусоиду в прямоугольную волну. Синусоида имеет центр 2,5 В и амплитуду 2 В с частотой 100 кГц.

Я ищу гистерезис 100 мВ с центром около 2,5 В. (т.е. на 50 мВ ниже и на 50 мВ выше 2,5 В)

Я пытаюсь добиться чего-то вроде следующего (за исключением того, что выход инвертирован), где обе волны сосредоточены около 2,5 В:

введите описание изображения здесь

Для этого я просмотрел «Проектирование с операционными усилителями и аналоговыми ИС» и подумал, что смогу работать со компенсирующим инвертирующим триггером Шмитта с однополярным питанием VTC.

введите описание изображения здесь

Затем я рассчитал значения сопротивления в соответствии с моими параметрами.

VTH = 2.55V
VTL = 2.45V
VCC = 5V

введите описание изображения здесь

Предполагая R3 = 100kΩи R4 = 2.2kΩ, я рассчитал R1, что R2оба равны 4,1 кОм`.

Я приступил к построению схемы в программе Proteus с использованием компаратора LM311 .

введите описание изображения здесь

И вот мой выход.

введите описание изображения здесь

Желтый — это канал A, синий — это канал B. Я увеличил прямоугольную волну, которую можно увидеть на циферблатах.

введите описание изображения здесь

Выход не только затухает, но и неравномерно центрируется. В книге не упоминается ни один из этих эффектов, поэтому я подозреваю, что упускаю здесь что-то более фундаментальное. Любые предложения о том, что я делаю неправильно, будут оценены.

Оба канала осциллографа настроены на связь по переменному току, что удалит из сигнала любую постоянную составляющую, поэтому вы не будете знать, где находится сигнал относительно земли. Два ползунка вертикального положения имеют разные ненулевые настройки, которые также изменяют вертикальное положение трасс.
Также вы не сказали, каков уровень входного сигнала, вы не сказали, адекватно ли он смещен на 2,5 вольта.
Спасибо, обновил изображения осциллографа. @ Andyaka, уровень входного сигнала адекватно смещен на 2,5 В с амплитудой 2 В.
LM311 имеет огромный коэффициент усиления и большие скачки тока выходного каскада во время переходов. У вас могут быть колебания. Используйте плоскость заземления. Используйте очень маленький корпус, чтобы индуктивность на выводах VDD и GND была минимальной.

Ответы (1)

Вы привязали коллектор выхода NPN к земле и пытаетесь снять выход с эмиттера - у вас это неправильно. Привяжите эмиттер к земле и используйте подтяжку коллектора, как большинство людей (которые до сих пор используют эту древнюю деталь):

введите описание изображения здесь

Большое спасибо за ваш ответ. Это очень странно не дает никакого результата на моем осциллографе. Я попробую другие компараторы, такие как LM397.
Я должен использовать неправильный симулятор. Получил вывод через 10 минут после запуска симуляции, чего раньше никогда не было. Это было оно. При подключении выхода к контакту 1 я сразу же получил неправильный вывод, но при подключении к контакту через 10 минут появился выходной сигнал. Спасибо
Десять минут — это ужасно долго ждать выхода!