Проблемы с генератором прямоугольных импульсов.

[Eariel]

Здравствуйте!
Вопрос такой. Собрал генератор прямоугольных импульсов по схеме их Хоровица и Хилла:

компаратор использовал такой же, LM393N. получил на выходе прямоугольный импульс, как и ожидалось. Однако потом заметил, что уровни напряжений этого сигнала колеблются не между нулем и максимальным напряжением питания (как я ожидал), а между каким-то низким и каким-то высоким напряжением в пределах этого коридора. Воткнул в схему здоровый кондер, чтобы уменьшить частоту колебаний, и замерил перепады мультиметром. Получилось так: при напряжении питания с двух батареек (2,24В) нижний уровень висит на 0,35В, а верхний на 2,10В (хотя должно быть 0В/2,24В, ведь на выходе компаратора должен быть либо максимум, либо минимум).
Вопрос: что не так я делаю? или, если я делаю все так, то что я не понимаю? хочу получить все же колебания 0В/2,24В.

[vem566]

Не получится. Напряжение насыщения открытого транзистора еще не отменили. В зависимости от типа и проводимости напряжение разное.

[просто КОТ]

Да-да. Мир не идеален, и вот такое вот ограничение -- один из самых ярких проявлений его неидеальности.

[Eariel]

извините, но эти фразы мне ни о чем не говорят. я не понимаю. хотелось бы получить развернутое объяснение.
насколько я понимаю, компаратор, и ОУ любую разницу между входами сразу усиливают - и максимум усиления выдается на выход. почему на выходе не минимум/максимум, а немного больше минимума, либо немного меньше максимума напряжения?

[просто КОТ]

Всё просто. Внутри ОУ состоит из диодов и транзисторов. Соответственно его выход к плюсу или минусу подключается посредствам тех самых транзисторов. И, к сожалению, НИКАК не может быть 100% притянут к плюсу/минусу. На каждом транзисторе будут потери. В некоторых случаях потери достигают даже 0,7В, а то и больше. В твоём случае это 0,1 - 0,15В что очень даже неплохо.

[Eariel]

хорошо, тогда пойдем дальше.
вопрос, зачем приведена такая полурабочая схема в авторитетном учебнике, мы наверное оставим.
все же - как получить на выходе колебания min/max? вот например - если подключить на выход имеющейся схемы еще один компаратор, работающий как триггер Шмитта?
допустим схема может выглядеть так (рисунок)

по идее, сигнал, поступающий на инвертирующий вход на втором компараторе, должен сравниваться с неинвертирующим входом (там половина напряжения питания) и выдавать либо лоу, либо хай. это сработает? или опять упираемся в транзисторы?

[просто КОТ]

Эта схема не полурабочая. Это -- нормальный режим. Все КМОП (это такая технология) микросхемы увидят в твоих 0,15В логический НОЛЬ. А в 2,2В увидят логическую ЕДИНИЦУ. Так что схема работает на 100%.

[Eariel]

ну хорошо, а как насчет схемы, которую я привел? в ней есть смысл, или она просто повторит то, что выходит с первого компаратора?

[просто КОТ]

Выход будет точно такой же. Триггер Шмидта может сделать из чего-угодно прямоугольник. Но реальный прямоугольник, со своими недостатками. Идеальный прямоугольник нельзя сделать некоторой схемой.
Можно попробовать применить реле.. Но это ограничит тебя по частоте. Обычные реле ограничат на сотне герц. Если взять герконовое, то на паре килогерц. Выше никак.

[Eariel]

щас прочитал про отличие КМОП и ТТЛ микросхем, как КМОП воспринимает логические уровни - с этим понятно.
но ведь есть же и ситуации, когда нужен четкий лоу и четкий хай. как в этом случае создать прямоугольный сигнал нужной частоты? на операционном усилителе и компараторе значит нельзя. может быть, на кварце?
я просто не знаю, например, на каких микросхемах построена современная электроника. по идее КМОП почти не потребляет ток - значит ее должны использовать широко. с другой стороны, цифровая техника у меня всегда ассоциировалась с точностью, а точность - это не "примерно 0,25В", а ноль!

[просто КОТ]

Увы, я должен тебя разочаровать. Идеального нуля не придуали ни в температуре, ни в напряжении. Эти доли вольта остаточные. И никак не мешают точности. Такой прямоугольник, с выхода компаратора, считается идеалом точности. и этого хватает. Никакая микросхема не перепутает 0,25В с единицей.

[Eariel]

неожиданно
спасибо за инфу, и кстати - может кинете ссылку на материал, где разъясняется подробно отличие компаратора от ОУ. ну или проясните этотм вопрос.
я сколько искал, не нашел нигде. чтобы понятно, для чайников. потому как схему генератора можно реализовать и на ОУ, но там надо резистор 1кОм убрать. вот я и не могу понять, почему так. заранее спасибо)

[просто КОТ]

ОУ и компараторы.. И это тоже будет новостью, полностью взаимозаменяему. Это одно и тоже. Есть небольшие отличия во внутренней архитектуре, но это мелочи. Тебе они пока не пригодятся.
Что касается резистора 1кОм -- это особенности конкретно ОУ LM393. Если взять компаратор другого типа, то там может и не понадобиться. Это называется "открытый коллектор". Введи два этих слова в гугл и кое-что станет ясно.

[Eariel]

спасибо!

[Mike_Solo]

ОУ и компараторы.. И это тоже будет новостью, полностью взаимозаменяему. Это одно и тоже.

Нет, это не верно.
Полностью взаимозаменяемы они в этой схеме, и в других, где на выходе должны быть "0" или "1".
Там, где на выходе нужен аналоговый сигнал, компаратор не поставишь.

[просто КОТ]

Если у компаратора завести обратную связь, то работать будет.
Единственно что, у него может быть не лучшая линейность -- недостаток архитектуры.

[Барсик]

то работать будет.

Не факт. Поскольку компаратор не предназначен для работы с отрицательной обратной связью, то его разработчики не заморачивались с частотной коррекцией, чтобы обеспечить его устойчивость как усилителя.
По-любому, использовать компаратор в качестве усилителя - плохая идея.

[WiseLord]

Кстати, имеются т.н. Rail-2-Rail операционные усилители, которые могут на выходе давать практически полный диапазон напряжения питания. Я например, использовал MCP602T. Но вообще, тысячи их.

[Gudd-Head]

где разъясняется подробно отличие компаратора от ОУ. ну или проясните этотм вопрос

Есть же прилепленная тема: http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=1&t=86174