Általában az elektronikában az összehasonlítót két feszültség összehasonlítására használják vagy az összehasonlító két bemenetén megadott áramok. Ez azt jelenti, hogy két bemeneti feszültségre van szükség, majd összehasonlítja őket, és differenciális kimeneti feszültséget ad magas vagy alacsony szintű jelként. Az összehasonlító segítségével érzékelhető, hogy egy tetszőlegesen változó bemeneti jel eléri-e a referenciaszintet vagy egy meghatározott küszöbszintet. Az összehasonlító felhasználásával megtervezhető különféle alkatrészek, például diódák, tranzisztorok, op-erősítők . Az összehasonlítók számos olyan elektronikus alkalmazásban megtalálják, amelyek felhasználhatók logikai áramkörök meghajtására.
Összehasonlító szimbólum
Op-Amp mint összehasonlító
Ha alaposan megnézzük az összehasonlító szimbólumot, felismerjük, hogy az Op-Amp (Műveleti erősítő) szimbólum, tehát mi különbözteti meg ezt az összehasonlítót az op-amp-tól Az Op-Amp célja az analóg jelek elfogadása és az analóg jel kimenete, míg az összehasonlító csak digitális kimenetként adja a kimenetet, bár egy közönséges Op-Amp-ot lehetne használni Összehasonlítók (Az olyan működési erősítők, mint az LM324, LM358 és LM741, nem használhatók közvetlenül feszültség-összehasonlító áramkörökben.
Az Op-Amps gyakran használható feszültség-komparátorként, ha diódát vagy tranzisztort adunk az erősítő kimenetéhez), de a valódi komparátort úgy tervezték, hogy gyorsabb kapcsolási idővel rendelkezzen, mint a többcélú Op-erősítők. Ezért azt mondhatnánk, hogy az összehasonlító az Op-Amps módosított változata, amelyet kifejezetten a digitális kimenet biztosítására fejlesztettek ki.
Az Op-amp és az összehasonlító kimeneti áramkörök összehasonlítása
Alapvető komparátor áramkör működése
Az összehasonlító áramkör úgy működik, hogy egyszerűen két analóg bemeneti jelet vesz fel, összehasonlítja őket, majd a logikai kimenetet magas „1” vagy alacsony „0” értékkel állítja elő.
Nem invertáló komparátor áramkör
Ha az analóg jelet a komparátor + bemenetére hívják, amelyet „nem inverznek” és - bemenetnek hívnak, akkor az összehasonlító áramkör összehasonlítja ezt a két analóg jelet, ha a nem invertáló bemeneten lévő analóg bemenet nagyobb, mint a bemeneti analóg bemenet megfordítva, akkor a kimenet logikai magasra fog lendülni, és ezzel a nyitott kollektoros tranzisztor Q8 a fenti LM339 egyenértékű áramkörön a bekapcsoláshoz. Ha a nem invertáló analóg bemenet kisebb, mint az invertáló bemenet analóg bemenete, akkor az összehasonlító kimenet logikai mélyre vált.
Ez kikapcsolja a Q8 tranzisztort. Amint azt a fenti LM339 egyenértékű áramköri képből láthattuk, az LM339 a Q8 nyitott kollektor tranzisztort használja a kimenetén, ezért a „Felhúzható” ellenállás amely a Q8 kollektorvezetékhez csatlakozik a Vcc-vel annak érdekében, hogy ez a Q8 tranzisztor működjön. Az LM339 adatlap szerint a maximális áram, amely ezen a Q8 tranzisztoron áramolhat (kimeneti süllyesztési áram) körülbelül 18 mA. A V- értéket a következőképpen lehetett kiszámítani.
V- = R2. Vcc / (R1 + R2)
Az összehasonlító nem invertáló bemenet a 10 K potenciométerhez van csatlakoztatva, amely szintén egy feszültségosztó áramkört képez, ahol a V + feszültség indítását Vcc-ről 0 voltra állíthatjuk. Először is, amikor a V + egyenlő a Vcc-vel, az összehasonlító kimenet logikai magasra vált (Vout = Vcc), mert a V + nagyobb, mint V-.
Ez kikapcsolja a Q8 tranzisztort és a LED kikapcsol. Amikor a V + feszültség csökken, a V-feszültség csökken, az összehasonlító kimenet logikusan alacsonyra vált (Vout = GND), ez bekapcsolja a Q8 tranzisztort, és a LED bekapcsol.
Az analóg bemenet felcserélésével az R1 és R2 feszültségosztó csatlakozik a nem invertáló bemenethez (V +) és a potenciométer az invertáló bemenethez (V-) csatlakozva, ezzel ellentétes kimeneti eredményt kapunk.
Összehasonlító áramkör megfordítása
Ismét a feszültségosztó elvével a nem invertáló bemenet (V +) feszültsége körülbelül V-volt, ezért ha az invertáló bemeneti feszültséget (V-) Vcc-feszültségnél indítjuk, akkor a V + alacsonyabb, mint a V-, ez a Q8 tranzisztort BE kapcsolja, az összehasonlító kimenet logikai mélypontra fog lendülni. Amikor beállítjuk a V- lefelé a V + -ot. Ekkor a Q8 tranzisztor kikapcsolt állapotában az összehasonlító kimenete logikai magasra fog lendülni, mert a V + most nagyobb, mint a V- és a LED kialszik.
A komparátor alkalmazása a gyakorlati elektronikai áramkörökben
Az Arduino-t használó vezeték nélküli szenzorhálózatokon alapuló talaj páratartalom-ellenőrző rendszere
A páratartalom-ellenőrző rendszer Az Arduino projektet használó vezeték nélküli érzékelő hálózatokon alapuló talaj olyan automatikus öntözőrendszer kifejlesztésére készült, amely a talaj nedvességtartalmától függően vezérelheti a kapcsolási (be / kikapcsolási) szivattyúmotort.
A páratartalom figyelő rendszer
A nedvességérzékelő érzékeli a talaj nedvességét, és megfelelő jelet kap az Arduino tábla. Az összehasonlító összehasonlítja a nedvességszint jeleket az előre definiált referencia jelekkel. Ezután jelet küld a mikrovezérlőnek. Az érzékelő elrendezésből kapott jel és az összehasonlító jel alapján a vízszivattyú működni fog. Az LCD kijelző a talaj nedvességtartalmának és a vízpumpa állapotának kijelzésére szolgál.
Szívverés érzékelő áramkör
A Heartrate Monitor chip rendszer megvalósítása
HRM-2511E szívverésérzékelő 4 op-amperrel rendelkezik. A negyedik Opamp-ot feszültség-összehasonlítóként használják. Az analóg PPG jel a pozitív bemenetre kerül, és a negatív bemenet referenciafeszültséghez (VR) van kötve. A VR nagysága 0 és Vcc között bárhol beállítható a P2 potenciométer segítségével (fent látható). Valahányszor a PPG impulzus hulláma meghaladja a VR küszöbfeszültséget, az összehasonlító kimenete magasra emelkedik. Így ez az elrendezés kimeneti digitális impulzust biztosít, amely szinkronban van a szívveréssel. Az impulzus szélességét a VR küszöbfeszültség is meghatározza.
Füstjelző áramkör
Füstjelző áramkör
A fotodiódák fényt bocsát ki, amelyet a Q1 és Q2 fototranzisztorok detektálnak. A felső régió lezárva van, és így a Q1 tranzisztor működési pontja nem változik. Ezt a működési pontot használják az összehasonlító referenciaként. Amikor a füst bejut az alsó tartományba, a Q2 fototranzisztor működési pontja megváltozik, ezáltal megváltozik a Vin feszültség az alap (nem füst) Vin értéktől (no_smoke). Amint a fény intenzitása a fénykép alján van -tranzisztor csökken, mivel a füst belép a régióba, az alapáram csökken, és a Vin feszültség a bázis (nincs füst) Vin (no_smoke) értékéből nő. Amikor a Vin feszültség átlépi a Vref értéket, az összehasonlító kimenete VL-ről VH-ra vált, kiváltva a riasztást.
Remélem, hogy elolvasta ezt a cikket, alapokat szerzett és dolgozott az összehasonlítón. Ha bármilyen kérdése van ezzel a cikkel vagy a utolsó év elektronikai és elektromos projektek , nyugodtan kommenteljen az alábbi részben. Itt egy kérdés az Ön számára: Ismersz olyan beágyazott rendszerek alkalmazását, amelyekben az op-amp-ot komparátor áramkörként használják?
