Komparatoreingänge nähern sich der gleichen Spannung

Das Design der Schaltung ist so, dass der nichtinvertierende Eingang aufgrund der Verzögerung beim Laden und Entladen von C2 hinter dem invertierenden Eingang zurückbleibt. Dadurch kann die Schaltung Änderungen der Hintergrund-IR-Pegel kompensieren, aber wenn beispielsweise der „-“-Eingang plötzlich ansteigt, bleibt der „+“-Eingang zurück, während er mit der typischen RC-Zeitkonstante ansteigt, und der Ausgang schaltet auf niedrig während dieser Zeit, da der '-'-Eingang größer als '+' ist.

Die Zeitkonstante der Verzögerung ist gegeben durch$\tau = R \cdot C = 100k \cdot 1\mu = 0.1 s$. In$1\tau$es wird um 63% aufgeholt haben, in$3\tau$um 95% und in$5\tau$um 99% der Änderung.

Nachdem der '+'-Eingang aufgeholt hat, hängt der Ausgang des Operationsverstärkers von der Offset-Spannung des Operationsverstärkers ab und ist sehr anfällig für Rauschen an den Eingängen und kann, wie Sie festgestellt haben, zwischen hoch und niedrig schwanken.

Um dies zu beheben, müssen Sie entscheiden, welche Ausgabe Sie wünschen, wenn die Schaltung stabil ist.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. Pull-up- oder Pull-down-Widerstände.

• Durch Schließen von SW1 und sanftes Vorspannen des '+'-Eingangs leicht hoch, wird OUT normalerweise hoch sein. Nur wenn Vin plötzlich ansteigt (oberhalb des '+'-Eingangs), schaltet der Ausgang auf Low. Nach mehreren Zeitkonstanten wird der Ausgang wieder niedrig. Es findet kein Umschalten statt, wenn Vin abnimmt.
• Durch Schließen von SW2 tritt stattdessen die entgegengesetzte Aktion ein. Der Ausgang ist normalerweise niedrig und ein plötzlicher negativer Schritt in Vin führt dazu, dass der Ausgang für eine Zeit hoch wird.

Sie haben keine Zahlen für die Variation von Vin angegeben, wenn die Fotodiode geschaltet wird, daher habe ich eine Vorspannung von 4,7 M geschätzt. Beachten Sie, dass die Stärke der Vorspannung von der Vin-Spannung abhängt. Beispiel: Wenn Vin normalerweise nur etwa 1/5 der Versorgung beträgt, dann hat R3 einen viel größeren „Zug“ als R2. Sie müssen experimentieren.

In den (+)-Anschluss des Operationsverstärkers fließt kein Strom, sodass sich die Spannung am Kondensator zwangsläufig der Spannung am (-)-Anschluss annähert. Sie könnten einen Widerstand in Reihe mit dem Kondensator hinzufügen, um ihn auf Masse zu ziehen, aber mir ist immer noch nicht ganz klar, wie Sie das Verhalten der Schaltung erwarten.