Fensterkomparator
Erkenne den erlaubten Mittelbereich
Ein Komparator vergleicht Spannungen und entscheidet hoch oder niedrig. Ein Fenster kombiniert zwei Vergleiche zwischen Unter- und Obergrenze. Fensterbreite ist deren Differenz. Hier ist der Ausgang nur strikt innen hoch.
EXPERIMENTIERTISCH
Ändere die Schaltungseinstellungen, sage die Messwerte voraus und prüfe eine Aufgabe. Dies sind Lernmodelle; die Annahmen werden in jeder Lektion erklärt.
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So funktioniert es
Ideale 0 V/5 V ohne Rauschen, Verzögerung und Erinnerung. Gleichheit ausgeschlossen. Zwei Grenzen erzeugen nicht automatisch Hysterese, die Abhängigkeit vom vorherigen Zustand.
Vlow und Vhigh sind Grenzen. Vout = 5 V nur bei Vlow < Vin < Vhigh, sonst 0 V. Breite Vhigh − Vlow. Grenzübergang ändert die Entscheidung sofort.
Schwierigkeit
Aufbauen · Beobachte
Einschalten: Eingang 2.5 V, Untergrenze 1 V, Obergrenze 4 V. Erhalte 5 V.
Brauchst du einen Tipp?
Vin=2.5 V; Vlow=1 V; Vhigh=4 V → 5 V
Erforschen · Erkunde
Grenzen 1 V und 4 V, Eingang exakt 1 V. Erhalte 0 V.
Brauchst du einen Tipp?
Vin=Vlow=1 V; Vhigh=4 V → 0 V
Selbst lösen · Löse
Grenzen 1 V und 4 V, Eingang exakt 4 V. Erhalte 0 V.
Brauchst du einen Tipp?
Vin=Vhigh=4 V; Vlow=1 V → 0 V
Zusatzwissen und Schaltungsrezepte
Fensterkomparator
Zu niedrig und zu hoch können beide unerwünscht sein. Das Fenster markiert erlaubte Messwerte dazwischen.
Vlow < Vin < Vhigh → Vout = 5 V; Vin ≤ Vlow ∨ Vin ≥ Vhigh → Vout = 0 V
Beide Bedingungen müssen stimmen: über unten und unter oben. Die Gleichheitsregel ist eine Lehrannahme.
Ein nützlicher Zusammenhang
Hoch bedeutet innen, nicht eine genaue Lage.
Außerhalb des Modells
Aufwärts und abwärts ergeben dieselbe Entscheidung ohne Speicher.
Eine typische Falle vermeiden
Ein Fenster prüft ein Intervall. Ein Totband ist ein Bereich ohne Korrektur im Regler; es bedeutet nicht automatisch Hysterese.
Eingang gleich Obergrenze. Der Modellausgang…
- 5 V
- 2.5 V
- 0 V
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Strikte Ungleichheiten schließen Gleichheit aus.
Im Fenster
Eingang 2.5 V, Grenzen 1 V und 4 V.
Ausgang 5 V.
An der Grenze
Eingang 4 V, Grenzen 1 V und 4 V.
Ausgang 0 V.
Probiere eine weitere Änderung
Teste 0.5, 1, 1.5, 3.5, 4, 4.5 V: niedrig, niedrig, hoch, hoch, niedrig, niedrig. Wiederhole rückwärts.