ทำไมต้องมี hysteresis ? และ hysteresis แปลว่าอะไร?
ถ้าแปลให้ตรงตัวคำว่า hysteresis แปลว่า ปรากฎการณ์ที่มีอะไรมากระทำกับตัววัตถุนั้นๆแต่ว่าผล(result)ของมันจะถูกหน่วงเอาไว้ไม่ให้แสดงโดยทันที
ส่วน hysteresis ใน op amp comparator นั้นเนื่องจากในทางทฤษฏี สัญญาณที่เข้ามาจะเป็น sine wave ที่สวยงามและไม่มีสัญญาณรบกวน ดังภาพข้างล่าง
 |
| Ideal Signal |
 |
| สัญญาณ AC ที่มีความกระเพื่อมในสัญญาณ |
หากแต่ในความเป็นจริงแล้ว สัญญาณ AC voltage ที่เข้ามามีความเป็นไปได้ว่าจะมีความกระเพื่อม (ripple) หรือมีสัญญาณรบกวน (noise) ดังนั้นแม้มีสัญญาณรบกวนเพียงเล็กน้อยแต่ถ้าหากมีค่าสูงกว่าค่าอ้างอิง (reference voltage) ดังภาพแล้วจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง (switch) สัญญาณทางขาออก (output voltage) จากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งในทันที ซึ่งอาจจะเป็นจาก high เป็น low หรือจาก low เป็น high ในกรณีดังกล่าวนี้ มีความเป็นไปได้ว่าจะทำให้วงจรใดๆนั้นทำการแปลข้อมูลของสัญญาณผิดพลาดไปจากความเป็นจริงได้
ดังนั้น จึงจำเป็นที่จะต้องใส่ hysteresis เข้าไปเพื่อที่จะทำให้ output voltage นั้นไม่มีการเปลี่ยนแปลงจาก ripple หรือ noise นั้นๆโดยฉับพลัน ซึ่งวงจรที่ใช้จะเป็นวงจร comparator ที่มี positive feedback ดังภาพ  |
| วงจร comparator แบบมี hysteresis |
 |
| แสดง Transfer function ของ hysteresis |
เมื่อพิจารณาจุด A จะเห็นว่า ณ จุดนี้จะเป็นจุดที่ output voltage นั้นได้ทำการ switchจากจุด D ซึ่งเป็นจุดที่ output voltage มีค่า high (Voh) มายังจุด A ซึ่ง output voltage มีค่า low (Vol)
ซึ่ง ณ จุด A นี้ voltage reference ซึ่งเป็นขา non-inverting input มีค่า voltage น้อยกว่าขา inverting input (Vin) ทำให้ output voltage (Vout) นั้นมีค่าเป็น low (Vol) ซึ่งค่าที่ขา non-inverting input ที่พอดีที่จะทำให้เกิดการ switch นั้นคือจุด Vch ดังที่แสดงในกราฟ จากนั้นจะเห็นว่าเมื่อ input voltage มีค่าลดลงจากจุด A ไปยังจุด B จะยังไม่เกิดการ switch ระดับแรงดันที่ output voltage ในทันทีทันใดแต่จะยังมีช่วงเวลาที่ยังถูกหน่วงอยู่จากจุด A ไปยังจุด B ดังภาพ ทั้งนี้เนื่องจากที่ output voltage นั้นได้ทำการ feed back มายัง non-inverting input ทำให้ระดับแรงดันอ้างอิง (voltage reference)ที่ขา non-inverting input นั้นยังคงไว้ที่ระดับที่ยังคงทำให้ inverting input หรือ Vin ในภาพนั้นมีระดับแรงดันที่สูงกว่าขา non-inverting input ได้
ต่อมาเมื่อทำการลดระดับ inverting input ไปเรื่อยๆจนกระทั่งถึง จุด B ซึ่งเป็นจุดที่ระดับแรงดันที่ขา non-inverting input มีค่าสูงกว่าระดับแรงดันที่ inverting input ทำให้เกิดการ switch จากระดับแรงดัน output จาก low(Vol) เป็น high(Voh) จากจุด B ไปยังจุด C ซึ่งจุดเปลี่ยนระดับแรงดันนั้นคือ Vcl ดังภาพ จากนั้น output voltage ก็จะยังเกิดการคงค่าของแรงดันไว้เป็นระยะจาก C ถึง D ดังภาพที่เป็นเช่นนั้นก็เป็นเพราะเรามี positive feed back นั่นเอง
ซึ่งกระบวนการต่างๆจะเกิดเป็นวงจรจาก A ไปถึง D ดังที่ได้กล่าวมา
อ้างอิง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น