Problemi dei comparatori ad anello aperto
I comparatori ad anello aperto visti nelle precedenti lezioni, nella pratica possono comportare alcuni problemi quando al segnale d’ingresso sono sovrapposti dei disturbi. In corrispondenza della soglia non si ha più una commutazione netta dell’uscita, ma una serie di commutazioni dovute a ripetuti attraversamenti della soglia. Si osservi ad esempio la figura seguente:
Questa serie di commutazioni ravvicinate potrebbe anche danneggiare l'impianto eventualmente pilotato dal comparatore (si consideri per esempio l'usura subita da un motore o da una caldaia sottoposti a continui cicili di accensione e spegnimento). Questo problema è risolto usando comparatori con isteresi (detti anche trigger di Schmitt).
Si consideri il seguente circuito, il quale fa uso di un'operazionale con retroazione positiva:
La tensione applicata all'ingresso non invertente + dell'operazionale dipende dal valore della tensione di uscita Vo. Infatti se Vo = + Vsat (considerando il partitore resistivo costituito dalle resistenze R1 e R2 in serie):
ovvero, ponendo 
, abbiamo:
Analogamente se invece Vo = - Vsat, allora:
In pratica la tensione di ingresso Vi viene confrontata con due valori di soglia diversi, a seconda che la tensione di uscita Vo valga +Vsat o -Vsat.
Supponiamo per esempio che inizialmente Vi = 0V e che Vo = +Vsat. Per fissare le idee supponiamo Vsat=15V e R1 = 1000 Ohm e R2 = 500 Ohm. In queste condizioni V+ = +5V. Fintanto che Vi non raggiunge e supera questa tensione di soglia, l'uscita si mantiene a +Vsat.
Quando però Vi raggiunge Vref = +5V, accade che la tensione di uscita commuta a -Vsat e conseguentemente anche la tensione di riferimento Vref cambia valore e commuta a -5V:
A questo punto l'uscita rimane a -Vsat fintantoché l'ingresso Vi non scende sotto alla nuova soglia, cioè fintantoché Vi<-5V. Ciò fa commutare l'uscita ma fa anche cambiare nuovamente la tensione di soglia e così via.
Dovendo tracciare la caratteristica ingresso-uscita del nostro trigger di Schmitt, ci troviamo di fronte al fatto che in corrispondenza dello stesso valore di ingresso, si possono avere due differenti valori di uscita. Per esempio quando Vi = 0 V, l'uscita potrebbe valere +Vsat (se il segnale di ingresso sta "salendo" verso la soglia superiore) oppure -Vsat (se la Vi sta scendendo verso la soglia inferiore).
Questo fatto viene rappresentato graficamente nel seguente modo:
Questo tipo di grafico viene detto con isteresi. Si osservino le frecce che indicano il verso di variazione di Vi: le frecce orientate verso destra indicano Vi crescente, mentre quelle orientate verso sinistra indicano Vi decrescente. In pratica, partendo da valori di Vi molto bassi (inferiori a Vref-) e crescendo (verso destra), l'uscita è a +Vsat e commuta a -Vsat solo quando Vi supera Vref+. A questo punto continuando ad aumentare il valore di Vi, l'uscita rimane fissa a -Vsat. Se invece si riduce Vi (frecce verso sinistra) l'uscita si mantiene a -Vsat finché Vi non scende sotto a Vref-. Il comparatore presenta dunque due diverse tensioni di commutazione, a seconda che l'ingresso stia crescendo o decrescendo.
Il precedente circuito si chiama trigger di Schmitt invertente in quanto l'uscita commuta a -Vsat quando Vi cresce e supera la tensione di soglia superiore. Il circuito seguente è invece detto trigger di Schmitt non invertente
La sua caratteristica ingresso-uscita è la seguente:
Si potrebbe dimostrare con un po' di calcoli che le due tensioni di soglia (inferiore e superiore) sono in questo caso date da:
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