回路の素101 049 ヒステリシス付きコンパレータ反転型

入力信号と基準電圧を比較することができる
信号に多少の雑音が含まれていても確実に判別できる

回路の素101 049 ヒステリシス付きコンパレータ反転型

回路図作成

基本的な構成

オペアンプの出力（比較の結果）を、
入力側（R1とR2の間）にフィードバックすることで、
Hi時と Lo時で閾値電圧を変更できる

今回の場合、
入力電圧が低く、出力がHi(5V)の場合、R1とR2の間の電圧（オペアンプの正入力）は、
$V_{Hi} = \frac{R_2}{\frac{R_1 R_3}{R_1 + R_3} + R_2} \times 5V = 2.61V$
になり、この電圧を入力電圧が上回ったら出力がLoになる
逆に、入力電圧が高く、出力がLo(0V)の場合、R1とR2の間の電圧（オペアンプの正入力）は、
$V_{Lo} = \frac{\frac{R_2 R_3}{R_2 + R_3}}{R_1 + \frac{R_2 R_3}{R_2 + R_3}} \times 5V = 1.59V$
になり、この電圧を入力電圧が下回ったら出力がHiになる

応答性確認

シミュレーションを tranモード(デフォルト) で実行し、応答を見る

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

from PyLTSpice import RawRead

fig = plt.figure(figsize=(6, 3))
ax1 = fig.add_subplot(1, 1, 1)

fname = 'PrimaryCircuit5-049.raw'
LTR = RawRead(fname)
x     = LTR.get_trace('time').get_time_axis(0)

tmp1  = LTR.get_trace('V(vin+)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='Vin+')
tmp1  = LTR.get_trace('V(vout)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='Vout')
tmp1  = LTR.get_trace('V(n002)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='V+')

ax1.legend(); ax1.grid()
ax1.set_xlabel('[ms]'); ax1.set_ylabel('[V]')

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit5-049_Graph1.png')

入力に0.5Vppのノイズを入れているが、ヒステリシス機能のおかげで、出力は安定している

オペアンプの正入力側の電圧（閾値電圧）が、出力の切り替わりに合わせて変化していることも分かる

参考：ヒステリシスのない回路の場合

ヒステリシス機能のない反転出力のコンパレータの動作

応答性確認

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

from PyLTSpice import RawRead

fig = plt.figure(figsize=(6, 3))
ax1 = fig.add_subplot(1, 1, 1)

fname = 'PrimaryCircuit5-049-2.raw'
LTR = RawRead(fname)
x     = LTR.get_trace('time').get_time_axis(0)

tmp1  = LTR.get_trace('V(vin+)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='Vin+')
tmp1  = LTR.get_trace('V(vout)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='Vout')
tmp1  = LTR.get_trace('V(n002)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='V+')

ax1.legend(); ax1.grid()
ax1.set_xlabel('[ms]'); ax1.set_ylabel('[V]')

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit5-049_Graph2.png')