Как работает компаратор. Аналоговый компаратор и триггер Шмитта: принцип работы, схемы, применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работает аналоговый компаратор. Что такое триггер Шмитта и в чем его преимущества. Какие схемы компараторов и триггеров Шмитта бывают. Где применяются эти устройства на практике.

Содержание

Принцип работы аналогового компаратора

Аналоговый компаратор — это устройство, предназначенное для сравнения двух аналоговых сигналов. Простейшая схема компаратора может быть построена на операционном усилителе без обратной связи.

Принцип работы компаратора следующий:

На один вход подается опорное напряжение
На другой вход подается сравниваемый аналоговый сигнал
Когда сравниваемый сигнал превышает опорное напряжение, выход компаратора переключается в высокое состояние
Когда сравниваемый сигнал становится ниже опорного, выход переключается в низкое состояние

Таким образом, компаратор преобразует аналоговый сигнал в цифровой с двумя уровнями.

Схема простейшего компаратора на ОУ

Рассмотрим работу простейшего компаратора на примере схемы с операционным усилителем LM358:

[Здесь была бы схема простейшего компаратора на ОУ LM358]

В данной схеме:

На неинвертирующий вход ОУ подано опорное напряжение 1.5 В
На инвертирующий вход подается синусоидальный сигнал амплитудой 1 В с постоянной составляющей 1.5 В
Коэффициент усиления ОУ LM358 примерно равен 100000

Рассчитаем выходное напряжение для двух случаев:

Когда входной сигнал меньше опорного на 1 мВ:
Uout = (Uin+ — Uin-) * G = 1 мВ * 100000 = 100 В
Когда входной сигнал больше опорного на 1 мВ:
Uout = (Uin+ — Uin-) * G = -1 мВ * 100000 = -100 В

На практике выходное напряжение ограничено напряжениями питания ОУ. Для LM358 при однополярном питании оно будет колебаться между Vcc — (1-2) В и 0 В.

Преимущества и недостатки простого компаратора

Основные преимущества простого компаратора на ОУ:

Простота схемы
Низкая стоимость
Высокое быстродействие

Однако у такой схемы есть и существенные недостатки:

Отсутствие гистерезиса приводит к дребезгу выходного сигнала при медленном изменении входного
Высокая чувствительность к помехам и шумам на входе
Возможны ложные срабатывания

Для устранения этих недостатков применяют схему компаратора с гистерезисом, называемую триггером Шмитта.

Триггер Шмитта: принцип работы

Триггер Шмитта — это компаратор с положительной обратной связью, обеспечивающей гистерезис.

Основные особенности триггера Шмитта:

Имеет два пороговых уровня — верхний и нижний
Переключение происходит при пересечении входным сигналом пороговых уровней

После переключения новый порог устанавливается с помощью положительной обратной связи

Такая схема обеспечивает надежное переключение без дребезга даже при наличии шумов на входе.

Схема триггера Шмитта на ОУ

Рассмотрим схему триггера Шмитта на операционном усилителе:

[Здесь была бы схема триггера Шмитта на ОУ]

Принцип работы данной схемы:

Когда Uin < Uref, на выходе ОУ устанавливается низкий уровень
Через резистор R2 часть выходного напряжения подается обратно на вход, понижая опорное напряжение
При превышении входным сигналом нового порога, выход переключается в высокое состояние
Через R2 на вход подается более высокое напряжение, поднимая порог переключения
Обратное переключение произойдет уже при более низком уровне входного сигнала

Таким образом обеспечивается гистерезис — разные пороги переключения при нарастании и спаде входного сигнала.

Расчет порогов переключения триггера Шмитта

Пороги переключения триггера Шмитта можно рассчитать по следующим формулам:

Верхний порог: U+ = Uref * (1 + R2/R1)

Нижний порог: U- = Uref * (1 — R2/R1)

Где:

Uref — опорное напряжение
R1, R2 — сопротивления резисторов обратной связи

Ширина гистерезиса: ΔU = U+ — U- = 2 * Uref * R2/R1

Подбирая соотношение резисторов R1 и R2, можно задать требуемую ширину гистерезиса.

Применение компараторов и триггеров Шмитта

Компараторы и триггеры Шмитта широко применяются в электронике для решения следующих задач:

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые
Формирование прямоугольных импульсов из синусоидальных сигналов
Устранение дребезга механических контактов
Фильтрация импульсных помех
Детектирование уровня сигнала
Формирование порогов срабатывания в системах автоматики

Конкретные примеры использования:

Преобразователи аналоговых сигналов с датчиков в цифровой код
Формирователи тактовых импульсов в цифровых схемах
Детекторы нулевого уровня сигнала
Системы защиты от перенапряжения
Пороговые устройства в измерительных приборах

Заключение

Аналоговые компараторы и триггеры Шмитта — важные элементы аналого-цифровых интерфейсов. Они позволяют преобразовывать аналоговые сигналы в цифровые, формировать четкие импульсы и обеспечивать надежное срабатывание пороговых устройств. Понимание принципов их работы необходимо для разработки качественных электронных устройств.

характеристики и описание принципа действия, использование схем сравнения напряжения

В электронных приборах часто можно встретить различные интегральные микросхемы. Одной из них является компаратор. Его применение очень обширно: начиная от сигнализационных датчиков и заканчивая промышленной и автомобильной электроникой. Зная, как работает компаратор, можно самостоятельно собрать различные интересные схемы, например, зарядное устройство, индикаторный узел или даже генератор.

Описание и схемотехника

Несмотря на кажущуюся простоту, компаратор — куда более интересное устройство, чем может показаться на первый взгляд. В электронике им называют логическую микросхему, предназначенную для сравнения между собой двух электрических сигналов, подающихся на его вход. В зависимости от результатов этого измерения изменяется режим работы прибора.

Термин «компаратор» произошёл от латинского слова «comparare», что дословно переводится на русский язык как сравнивать. Конструктивно устройство может выпускаться в различных корпусах, например, DIP, SOIC, SSOP. Простейшего вида сравнивающий элемент имеет два аналоговых входа и один цифровой выход. В основе его работы лежит дифференциальный каскад, имеющий высокий коэффициент усиления. Поэтому компараторы широко используются в оборудовании, предназначенном для измерения или преобразования аналогового сигнала в цифровой (АЦП).

На схемах и в технической литературе графически устройство обозначается в виде равнобедренного треугольника с тремя выводами. С одной стороны выводы подписываются знаками «+» и «—», соответственно обозначающими неинвертирующий вход и инвертирующий, а с другой — изображается выход, который маркируется символом Uout.

Когда на прямом входе («+») микросхемы уровень сигнала будет больше, чем на инверсном («—»), то на её выходе образуется устойчивое значение. В зависимости от схемотехнического решения компаратора это значение может принимать вид логического ноля или единицы. В цифровой электронике

за единицу считается сигнал, уровень напряжения которого составляет пять вольт, а за ноль принимается его отсутствие. То есть состояние выхода устройства определяется как высокое или низкое. Но на практике же за логический ноль принимается значение разности потенциалов до 2,7 В.

Один из входных сигналов, подаваемых на прибор, называется опорным или пороговым напряжением. Именно с этим значением и сравнивается величина сигнала на втором входе. Опорное напряжение может подаваться как на инверсный, так и прямой вход. В зависимости от этого компараторы называются инвертирующими или неинвертирующими. Когда прибор работает с одним опорным напряжением, его называют однопороговым, а если с разным — многовходовым.

Характеристики прибора

По сути, устройство можно рассматривать как простой вольтметр или АЦП. Компаратор, как и любой электронный прибор, имеет ряд технических характеристик, которые можно разделить на два вида: статические и динамические.

К статическим параметрам относятся следующие характеристики:

Предельная чувствительность обозначает пороговые величины сигнала, которые прибор идентифицирует на входе и изменяет потенциал своего выхода на логический ноль или единицу.
Величина смещения определяется передаточным моментом устройства относительно идеального положения.
Входной ток — максимальное его значение, которое может пройти через любой вывод, не повредив устройства.
Выходной ток — значение тока, появляющееся на выходе при переходе устройства в состояние единицы.
Разность токов — это величина, находимая при вычитании значений токов, протекающих при закороченных входах.
Гистерезис — разность уровней входного сигнала, приводящая к изменению устойчивого состояния на выходе.
Коэффициент снижения синфазного сигнала определяется отношением синфазного и дифференциального сигнала, приводящим к переключению режима работы компаратора.

Входной импеданс — полное сопротивление входа.
Минимальная и максимальная рабочая температура — диапазон, в котором технические параметры устройства не изменяются.

Важной же динамической характеристикой является время переключения tn. Она определяется интервалом времени от начала сравнения входного сигнала до момента, при котором на выходе компаратора наступает противоположное устойчивое состояние. Это время определяется при одном значении порогового напряжения и его скачке на противоположном входе. Этот интервал времени разделяется на две части — задержки и нарастания.

Все значимые параметры компаратора представляются в виде переходной характеристики. Это график в декартовой плоской системе координат, в которой по оси Х указывается время в наносекундах, а Y — входное и выходное напряжение в вольтах.

Устройство и принцип работы

Схемотехника устройства построена на базе дифференциального операционника с довольно большим коэффициентом усиления. Её различия с простым линейным усилителем заключаются в выполнении входного и выходного каскада.

Вход устройства выдерживает сигнал в широком диапазоне до значений источника питания и полный интервал синфазных напряжений. Выход компаратора совместим с технологиями ТТЛ и ЭСЛ из-за возможности выполнения этого каскада на транзисторе с открытым коллектором. При работе устройства не используется отрицательная обратная связь как в операционном усилителе, а, наоборот, выход охватывается положительной связью, формирующей гистерезисную передаточную характеристику.

Двухпороговый компаратор называется триггером Шмита или троичным. Для сравнения в нём используется два напряжения. Сигналы в двоичном компараторе разделяются на три диапазона:

Urf2 > Urf1;
Uout1 = 0 при Uin < Uref1 или Uout1 = 1, если Uin > Uref1;
Uout2 = 0 при Uin < Uref2 или Uout1 = 1, если Uin > Uref2.

Uref — напряжение нижнего и верхнего порогов переключения, Uout — уровень выходного сигнала, Uin — напряжение на входе прибора.

Внутренняя схема устройства представляет собой усилитель, собранный на транзисторах VT1-VT2, который нагружен каскадом VT5-VT6, включённым по схеме с общим эмиттером. Через дополнительный ключ VT4 происходит управление коллекторным режимом работы входного сигнала. А через транзистор VT7, работающий в диодном режиме, контролируется уровень сигнала на VT8, что позволяет добиваться его независимости от изменений напряжения питания. Ключи VT5 и VT6 соединяются со стабилитроном VD1. Поэтому через повторитель VT8 входной сигнал поступает на выход с коллекторного вывода VT6.

Если входной сигнал не превышает один вольт, то транзистор VT6 закрыт, а VT5 находится в режиме насыщения. Выходной сигнал не сможет превысить четырёх вольт, так как при большей величине откроется диод. При обратном знаке VT6 насытится, и напряжение на выходе станет равным нулю. В современных устройствах используется стробирующий выход или триггеры-защелки, то есть элементы, контролирующие выход компаратора при обнаружении синхроимпульса. Результаты сравнения могут появляться в двух видах: во время строба или в паузах между импульсами.

Простые конструкции

На практике компараторы напряжения нашли широкое применение в радиоэлектронных схемах различного направления. В радиомагазинах можно встретить довольно большое количество различных микросхем. Но наиболее часто используемыми микросхемами среди радиолюбителей являются:

LM311;
К554СА3;
LM339;
MAX934.

Они доступны в продаже, а их стоимость более чем демократична. Такие компараторы отличаются широким диапазоном входного напряжения и могут работать при однополярном и двуполярном питании.

К выходу устройства может подключаться любая нагрузка с током потребления, обычно не превышающим 50 мА. Это может быть реле, резистор, светодиод, оптрон или любые исполнительные устройства, но с ограничивающими ток элементами. А также возможно подключить и индуктивную нагрузку, но она обычно в этом случае шунтируется диодами. Для работы устройства применяются источники питания с выходным напряжение 5−36 вольт.

Фотореле контроля

Такое реле собирается навесным монтажом. Его можно использовать в охранной системе или для контроля уровня освещённости. Работа схемы заключается в следующем. Входное напряжение поступает на делитель, состоящий из R1 и фотодиода VD3. Их общая точка соединения через ограничительные диоды VD1 и VD2 подключается к входам компаратора DA1. В результате этого разница потенциалов на входе устройства отсутствует, а значит, и чувствительность прибора максимальная.

Для того чтобы сигнал на выходе инвертировался, понадобится создать разницу на входе всего в один милливольт. Из-за того, что к инверсному входу подключён конденсатор С1 и резистор R1, величина напряжения на нём будет возрастать с небольшой задержкой, равной времени заряда конденсатора.

Но этого времени хватит, чтобы на выходе появилась логическая единица, которая перестроит режим работы реле подключённого в качестве нагрузки. Как только освещение опять поменяется, ситуация повторится. Таким образом, направив фотореле на какое-то место, в случае изменения его освещённости на входах компаратора появится разность напряжения. Соответственно будет изменяться и работа реле, к которому может подключаться различного рода нагрузка.

Зарядный блок

Выполненный блок питания из исправных элементов начинает работать сразу. Его настройки сводятся лишь к установке номинального тока заряда и порогов срабатывания компаратора. При включении устройства загорается зелёный светодиод, обозначающий подачу питания. Во время зарядки должен же постоянно светиться красный светодиод, который потухнет, как только аккумулятор зарядится.

Подаваемое напряжение от блока питания регулируется R2, а ток зарядки выставляется R4. Настройка происходит с помощью резистора на 150 Ом, включающегося параллельно контактам держателя батарейки. Сам аккумулятор в него не ставится. Транзистор VT1 устанавливается на радиатор, вместо него можно использовать аналог КТ814Б.

Такую схему придётся собирать на печатной плате, но в итоге её размер не должен превысить 50 х 50 мм.

Можно собрать схему попроще, используя принцип работы стабилизатора тока. Подача опорного напряжения на вход LM358 происходит через стабилитрон. Второй вход микросхемы подключается после датчика тока. Если к выходу компаратора подключить разряженный аккумулятор, то в цепи начнёт возрастать ток, а часть напряжения упадёт на низкоомном резисторе.

Между двумя входами микросхемы возникнет разность напряжения. Схема начнёт компенсировать это различие, увеличивая силу тока на выходе. В процессе заряда аккумулятора напряжение на входе начнёт уменьшаться, что приведёт к снижению тока в цепи. Как только батарея зарядится, транзистор VT1 закроется и нагрузка отключится. Ток заряда же ограничивается с помощью изменения сопротивления R1.

Кварцевый генератор

Такой генератор прямоугольных импульсов, собранный по схеме на отечественном компараторе K544C3, работает на тактовой частоте 32768 Гц. Схема будет работоспособной в диапазоне входного напряжения от 7 до 11 вольт. Частота задаётся кварцем ZQ1, но для работы устройства свыше 50 кГц понадобится уменьшить сопротивление R5 и R6.

При замыкании второго вывода с нулевым проводом выход компаратора оказывается включённым по схеме с открытым коллектором, в которой R7 является нагрузкой. Подстройка частоты выполняется с помощью C1. За счёт резистора R4 происходит автозапуск генератора. Изменяя сопротивление R2, меняется скважность импульсов.

Подбирая ёмкости С1 и С2, генератор можно использовать как бесконтактный датчик жидкости. В качестве детектора для этого понадобится использовать микроконтроллер с программным обеспечением. Хотя можно применить и ещё один компаратор, который будет регистрировать изменения, выпрямленного диодами напряжения.

Таким образом, компаратор напряжения предназначен для сравнения уровней сигналов на своих входах. Если они начинают различаться, то в зависимости от этой разности выход устройства изменяет своё состояние. Этим их свойством и пользуются разработчики, конструируя различные электроприборы.

13w01a — Официальная Minecraft Wiki

13w01a — первый снимок для обновления 1.5.

Компаратор
- Имеет 2 входа (задний — здесь A и боковые — B) и 1 вывод
- Если приняты 2 боковых входа, то для B берётся наиболее сильный из них.
- Имеет 2 режима, переключаемый с помощью ПКМ.
- В первом режиме (передний факел выключен) если заряд A больше или равен B, то выводится A, иначе ничего не выводится. Во втором режиме (передний факел включён) вместо A выводится полный сигнал.
- Развитие идеи конденсатора
Датчик дневного света
Загрузочная воронка
- Вытягивает и выталкивает предметы из и в контейнерные блоки (сундуки, печи, другие воронки, раздатчики и т. д.)
- Ещё не закончена, как видно по иконке в инвентаре
Сундук-ловушка
- Выдаёт сигнал красного камня с мощностью, пропорциональной количеству игроков (но не больше 15), смотрящих в инвентарь: 1 игрок — мощь сигнала в 1, 2 игрока — мощь в 2 и т. д.
- Крафтится из обычного сундука и натяжного датчика.
- Большие сундуки-ловушки можно ставить рядом с обычными большими сундуками для более компактного хранения.
- Имеет текстуру обычного сундука, но с красным цветом вокруг замка.
Добавлены утяжелённые нажимные пластины для определения количества предметов, лежащих на них.
- Лёгкая (золотая) плита выдаёт максимум при 60 предметах на ней.
- Тяжёлая (железная) плита выдаёт максимум при 600 предметах на ней.
- Увеличение линейное, так что сигнал мощью в 10 означает в два раза больше предметов, чем для мощи сигнала в 5.
Блок красного камня
- «Хранит» красную пыль, как и другие блоки из минералов (алмазные блоки и т. д.)
- Выделяет непрерывный сигнал красного камня
- Работает как передвигаемый источник сигнала
Добавлена кварцевая руда Нижнего мира
Добавлены отдельные адские кирпичи для крафта блоков адского кирпича.
В сообщениях о смерти игрока теперь показывается имя оружия, с помощью которого игрок был убит.
Нововведения в управлении инвентарём
- Двойной щелчок на стопке предметов перемещает сюда как можно больше одинаковых предметов из других стопок
- Перемещение стопки при удерживании ЛКМ разделяет стопку между слотами, над которыми перемещалась стопка, поровну.
- Перемещение стопки при удерживании ПКМ кладёт по возможности по одному предмету из неё в слоты, над которыми перемещалась стопка.
- Двойной щелчок при удерживании ⇧ Shift на стопке предметов перемещает другие стопки одинаковых предметов в ту часть инвентаря
- Нажатие Q при выделении стопки мышью выбросит её из контейнера или инвентаря

Поршни и схемы из красного камня в целом теперь более надёжные
Текстура запертого сундука изменилась ещё раз из-за введения блока красного камня
Запертый сундук теперь имеет имя предмета в игре

2 ошибки исправлены
Из выпущенных версий до 1.5

MC-177 – Расширение поршня, работающего на тактовом генераторе, становится невидимым после выхода из игры/гибели игрока/т. д.
MC-184 – (Заряженный) красный камень неправильно обновляется.

ОУ в режиме компаратора: допустимо ли это?

16 сентября 2019

Статья является частью руководства, посвященного практическим аспектам и особенностям проектирования электроники с использованием операционных усилителей (ОУ) – от выбора типа ОУ до тайных приемов опытного разработчика и хитростей отладки. Руководство написано Брюсом Трампом, инженером-разработчиком с почти тридцатилетним стажем, успевшим до Texas Instruments поработать в легендарной компании Burr-Brown. В настоящее время Трамп является ведущим блогером информационного ресурса Texas Instruments “E2E” по аналоговой тематике и готовит к печати книгу об операционных усилителях.

Мы публикуем перевод руководства Трампа на нашем сайте регулярно – дважды в месяц.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых глав

Многие разработчики (и я тоже) иногда используют операционные усилители в качестве компараторов. Обычно так происходит, когда нужен только один простой компаратор, и у вас остался «запасной» операционный усилитель в микросхеме, содержащей четыре ОУ в одном корпусе. Фазовая компенсация, необходимая для устойчивой работы операционного усилителя, приводит к тому, что из ОУ может получиться только очень медленный компаратор. Однако если требования по быстродействию являются скромными, то ОУ может быть достаточно. Иногда возникают вопросы по такому режиму использованию ОУ. В то время как некоторые операционные усилители работают нормально, другие работают не так, как ожидалось. Давайте разберемся, почему так происходит.

Многие операционные усилители имеют защитные ограничительные диоды, подключенные между входами. Чаще всего используют параллельное включение двух разнонаправленных диодов. Они защищают переход «база-эмиттер» входных транзисторов от обратного пробоя. Для многих ИС пробой перехода «база-эмиттер» начинается при подаче дифференциального входного напряжения около 6 В. Это приводит к повреждению транзисторов или нарушению их работы. На рисунке 73 защиту входного каскада из NPN-транзисторов обеспечивают диоды D1 и D2.

Рис. 73. Внутренние дифференциальные ограничительные диоды, подключенные между входами, предотвращают повреждение транзисторов, но могут помешать работе ОУ в режиме компаратора

В большинстве схем с операционными усилителями входное напряжение близко к нулю, и защитные диоды никогда не включаются. Но очевидно, что эти диоды могут стать проблемой при работе ОУ в режиме компаратора. Мы имеем ограниченный дифференциальный диапазон напряжения (около 0,7 В), при превышении которого один вход будет перетягивать другой, подтягивая его напряжение. Это не исключает возможность работы ОУ в качестве компаратора, но здесь требуется выполнение ряда условий. Эти условия в некоторых схемах могут быть абсолютно неприемлемыми.

Проблема заключается в том, что TI и другие производители операционных усилителей не всегда сообщают о наличии защитных диодов в документации. Даже когда информация о них присутствует, все равно нет четкого предупреждения о возможных проблемах. Наверное, следовало бы прямо говорить: «Будьте осторожны при использовании данного ОУ в качестве компаратора!». На самом деле авторы документации часто предполагают, что операционный усилитель будет использоваться только по прямому назначению. Мы провели встречу с нашей командой разработчиков и решили, что в будущем будем сообщать пользователям о потенциальных проблемах более четко. Но как быть с уже существующими ОУ? Ниже приведены некоторые рекомендации, которые могут помочь.

В большинстве случаев операционные усилители со входными NPN-транзисторами имеют защитные диоды. Примерами могут служить OP07, OPA227, OPA277 и многие другие. Исключением является старый усилитель μA741. У него, кроме входных NPN-транзисторов, имеются дополнительные последовательно включенные PNP-транзисторы, которые обеспечивают встроенную защиту для NPN (рисунок 74).

Рис. 74. ОУ с дополнительными последовательно включенными PNP-транзисторами лучше подходят для работы в качестве компаратора

Усилители общего назначения со входными PNP-транзисторами обычно не имеют встроенных ограничительных диодов (рисунок 75). В качестве примера можно привести LM324, LM358, OPA234, OPA2251 и OPA244. Обычно это ОУ с однополярным питанием “single-supply”, у которых диапазон входных синфазных напряжений начинается от нуля или даже немного ниже. Такие ОУ можно легко распознать: для них в документации указывается отрицательное значение входного тока смещения, то есть он вытекает из усилителя. Стоит особо отметить, что высокоскоростные ОУ со входными каскадами из PNP-транзисторов обычно имеют встроенные ограничительные диоды, так как эти транзисторы имеют невысокое напряжение пробоя.

Рис. 75. LM324 на базе PNP-транзисторов с высоким пробивным напряжением лучше подходит для работы в качестве компаратора

Усилители с JFET- и КМОП-входами, которые работают с более высокими напряжениями (до 20 В и более), могут как иметь, так и не иметь защитных диодов. Для них требуется дополнительная проверка. Особенности технологии изготовления и вид используемых транзисторов определяют, присутствуют ли внутри защитные диоды или нет.

У большинства низковольтных КМОП-усилителей нет встроенных диодов. Существует особое исключение для ОУ с автоматической коррекцией нуля (Auto-zero или чоппер), которые ведут себя так, как будто имеют встроенные защитные диоды.

И в заключение хочется сказать, что если вы рассматриваете возможность использования ОУ в качестве компаратора, будьте осторожны. Получите максимум информации из документации, в том числе вынесенной в примечания. Проверяйте поведение схемы на макете или прототипе, контролируйте взаимное влияние входов. Не полагайтесь на результаты моделирования со SPICE-макромоделями. Некоторые макромодели могут не включать дополнительные компоненты, симулирующие защитные диоды. Кроме того, особенности поведения, возникающие при подаче напряжений, близких к границе допустимых входных диапазонов, могут быть смоделированы неточно.

Список ранее опубликованных глав

1. Диапазоны входных и выходных рабочих напряжений ОУ. Устраняем путаницу
2. Что нужно знать о входах rail-to-rail
3. Работа с напряжениями близкими к земле: случай однополярного питания
4. Напряжение смещения и коэффициент усиления с разомкнутым контуром обратной связи — двоюродные братья
5. SPICE-моделирование напряжения смещения: как определить чувствительность схемы к напряжению смещения
6. Где выводы подстройки? Некоторые особенности выводов коррекции напряжения смещения
7. Входной импеданс против входного тока смещения
8. Входной ток смещения КМОП- и JFET-усилителей
9. Температурная зависимость входного тока смещения и случайный вопрос на засыпку
10. Использование входных резисторов для устранения входного тока смещения. Действительно ли они нужны?
11. Использование входных резисторов для устранения входного тока смещения. Действительно ли они нужны?
12. Почему в схемах с ОУ возникают колебания: интуитивный взгляд на две наиболее частые причины
13. Приручаем нестабильный ОУ
14. Приручаем колебания: проблемы с емкостной нагрузкой
15. SPICE-моделирование устойчивости ОУ
16. Входная емкость: синфазная? дифференциальная? или…?
17. Операционные усилители: с внутренней компенсацией и декомпенсированные
18. Инвертирующий усилитель с G = -0,1: является ли он неустойчивым?
19. Моделирование полосы усиления: базовая модель ОУ
20. Ограничение скорости нарастания выходного сигнала ОУ
21. Время установления: взгляд на форму сигнала
22. Шум резисторов: обзор основных понятий
23. Шумы операционного усилителя: неинвертирующая схема
24. Шумы ОУ: как насчет резисторов обратной связи?
25. 1/f-шум: фликкер-шум
26. ОУ, стабилизированные прерыванием: действительно ли они шумные?
27. Развязывающие конденсаторы: они нужны, но зачем?
28. Неиспользуемые операционные усилители: что с ними делать?
29. Защита входов от перенапряжений
30. Могут ли дифференциальные ограничительные диоды на входе ОУ влиять на его работу?

Переведено Вячеславом Гавриковым по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Наши информационные каналы

Аналоговый компаратор. Триггер Шмитта — chipenable.ru

Аналоговый компаратор – это устройство, предназначенное для сравнения двух сигналов. Простейшая схема компаратора может быть построена на операционном усилителе без обратной связи. На один из входов операционного усилителя подается известное опорное напряжение, на другой — сравниваемый аналоговый сигнал, например сигнал с датчика.

Разберем, как работает эта схема.

Поведение операционного усилителя без обратной связи описывается уравнением:

Uout = (Uin1 – Uin2)*G

где Uout – напряжение на выходе операционного усилителя, Uin1 – напряжение на неинвертирующем входе, Uin2 – напряжение на инвертирующем входе, G – коэффициент усиления с разомкнутой петлей обратной связи.

В инженерных расчетах коэффициент усиления идеального операционного усилителя (G) обычно принимается равным бесконечности. Мы возьмем реальный операционный усилитель — LM358. Его коэффициент усиления равен приблизительно 100000.

Подадим на неинвертирующий вход усилителя опорное напряжение в 1.5 вольта, а на инвертирующий вход синусоидальный сигнал амплитудой 1 вольт и постоянной составляющей 1.5 вольта.

По приведенной выше формуле рассчитаем выходное напряжение операционного усилителя для двух случаев.

1) Uin2 < Uin1 на 1 мВ

Uout = (Uin1 – Uin2)* G = 1 мВ * 100000 = 100 В

2) Uin2 > Uin1 на 1 мВ

Uout = (Uin1 – Uin2)* G = -1 мВ * 100000 = -100 В

Это в теории, на практике выходное напряжение операционного усилителя естественно не может выйти за пределы питающих напряжений. Реальное выходное напряжение операционного усилителя в этих случаях будет равно его положительному +Usat или отрицательному напряжению насыщения –Usat (saturation — насыщение).

У большинства операционных усилителей, включая и LM358, положительное и отрицательное напряжение насыщения при однополярном питании равно Vcc – (1..2) и 0 Вольт соответственно, где Vcc – это напряжение питания. Также существуют операционные усилители, у которых выходное напряжение насыщения практически равно напряжению питания (rail-to-rail усилители). Да, и не забудь, что на выходное напряжение усилителя оказывает влияние нагрузка. Низкоомная нагрузка на выходе усилителя будет уменьшать его выходное напряжение.

С учетом выше сказанного:

1) Uout = ~Vcc – 1.5= 5 – 1.5 = 3.5 В

2)Uout = ~0 В

То есть пока входной сигнал меньше опорного — на выходе операционного усилителя будет положительное напряжение насыщения. Как только входной сигнал превысит опорный – выходное напряжение операционного усилителя станет равно нулю.

Описанная схема представляет собой инвертирующий компаратор. Если мы поменяем источники напряжения местами, то получим неинвертирующий компаратор. Попробуй самостоятельно разобраться, как при этом поведет себя схема.

Компаратор можно использовать для обработки сигналов датчиков. Например, на компараторе можно построить простой датчик освещенности.

К сожалению, такая схема компаратора обладает существенным недостатком. При подаче на вход усилителя зашумленного сигнала, на выходе будут наблюдаться многократные переключения напряжения. Если выход операционного усилителя управляет электромагнитным реле, такое поведение схемы вызовет подгорание контактов реле.

Для устранения этих колебаний в схему добавляют управляемую положительную обратную связь.

Триггер Шмитта – это компаратор с положительной обратной связью. В этой схеме часть выходного сигнала операционного усилителя подается на неинвертирующий вход и задает пороги переключения схемы.

Электрическая схема инвертирующего триггера Шмитта представлена ниже.

Разберемся, как она работает.

Операционный усилитель у нас запитан от двуполярного 5-ти вольтового источника питания. На инвертирующий вход Uin2 подается синусоидальный сигнал амплитудой +-2 В. Резисторы R1 и R2 имеют номиналы 25 кОм и 10 кОм соответственно.

Напряжение на неинвертирующем входе снимается с делителя напряжения подключенного к выходу операционного усилителя и мы можем рассчитать его значение для положительного и отрицательного напряжения насыщения.

1) Uin1 = +Usat*R2/(R1+R2) = 3.5*10/35 = 1 В

2) Uin1 = -Usat*R2/(R1+R2) = -3.5*10/35 = -1 В

Когда на выходе усилителя положительное напряжение насыщения – на неинвертирующем входе напряжение 1 В. Допустим, входной сигнал медленно нарастает от нуля. Пока напряжение сигнала меньше напряжения на неинвертирующем входе – ничего не происходит. Как только сигнал превысит порог в 1 вольт, выходное напряжение операционного усилителя «переключится» и станет равным отрицательному напряжению насыщения. Это изменит напряжение на неинвертирующем входе, оно станет равным (-1) вольт.

Входной сигнал будет нарастать до своего максимум, а потом пойдет на спад. Когда его амплитуда станет меньше 1 вольта, на выходе усилителя будет по-прежнему отрицательное напряжение насыщения. И только когда входной сигнал пересечет порог (-1) вольт, выходное напряжение снова «переключится» и станет равным положительному напряжению насыщения. Естественно это повлечет за собой изменение порогового напряжения..

На графике ниже ты можешь видеть, как меняется выходной сигнал операционного усилителя в зависимости от входного.

Благодаря такому поведению схемы, зашумленный сигнал не будет вызывать колебаний на выходе усилителя.

Триггер Шмитта демонстрирует такое свойство систем, как гистерезис. Которое заключается в том, что реакция системы на текущее воздействие зависит от воздействия, действующего на нее ранее. То есть поведение системы зависит от ее истории.

Если выразить поведение схемы в виде графика зависимости выходного напряжения от входного, то мы получим так называемую петлю гистерезиса.

Где Uht – верхний порог триггера Шмитта, Ult- нижний порог

Uht = +Usat*R2/(R2+R1)

Uht = -Usat*R2/(R2+R1)

Еще одно свойство триггера Шмитта, возникающее вследствие положительной обратной связи – это увеличение скорость переключения выходного напряжения, по сравнению с простым компаратором. Как только выходное напряжение операционного усилителя начинает меняться, положительная обратная связь увеличивает разностное напряжение (Uin1 – Uin2) и еще больше изменяет выходное напряжение, что в свою очередь еще больше увеличивает разностное.

Как и простейшая схема компаратора, триггер Шмитта имеет «неинвертирующую версию», но здесь мы на ней останавливаться уже не будем.

Теперь о недостатках схемы.

Пороговые значения триггера Шмитта задаются с помощью делителя напряжения, и они симметричны относительно «нуля питания». Именно поэтому в схеме используется двуполярный источник питания. Хотелось бы иметь возможность запитывать схему от однополярного источника и задавать несимметричные пороговые напряжения.

О расчете такой схемы и примерах ее использования в следующей статье….

Компаратор что это такое — Строительство домов и бань

Компаратор что это такое

Компаратор (лат. comparare — сравнивать) — сравнивающее устройство — логический электронный прибор с двумя входами и одним выходом. Компаратор выдает высокое напряжение (логическая 1) в случае, если напряжение на первом (прямом) входе выше, чем на втором (инвертирующем) и низкое выходное напряжение (логический 0) если напряжение первого входа ниже вольтажа второго.

Одно из напряжений (сигналов), подаваемое на один из входов компаратора обычно называют опорным или пороговым напряжением. Пороговое напряжение делит весь диапазон входных напряжений, подаваемых на другой вход компаратора на два поддиапазона. Состояние выхода компаратора, высокое или низкое, указывает, в каком из двух поддиапазонов находится входное напряжение. Существуют компараторы с двумя или несколькими пороговыми напряжениями.

Способ реализации компаратора — операционный усилитель без обратной связи с большим коэффициентом усиления. Если подать на один его вход (например инверсный) какой то постоянный уровень опорного напряжения, а на другой вход (прямой) изменяющийся сигнал — выходное напряжение у него изменится скачком, от минимального до максимального в тот момент, когда уровень входного сигнала превысит уровень сигнала опорного напряжения, установленного на другом входе, и наоборот.

Таким образом, если входное напряжение на прямом входе, превысит напряжение инверсного входа, выходной транзистор компаратора открывается, если станет ниже — закрывается. То есть компаратор сравнивает напряжения.

Применение компараторов

Основное назначение компараторов — оцифровка аналоговых сигналов. С помощью компараторов осуществляется связь между непрерывными сигналами, например, напряжения и логическими переменными цифровых устройств. Применяются в различных электронных устройствах, АЦП и ЦАП, устройствах сигнализации, допускового контроля

На компараторах можно собирать различные устройства, такие как терморегуляторы, стабилизаторы, различные устройства автоматики — используя для изменения входного сигнала различные датчики, такие как, терморезисторы, фоторезисторы, индикаторы влажности и т.д.

Выходные каскады компараторов рассчитаны таким образом, чтобы их выходное напряжение соответствовало бы входному логическому уровню многих цифровых микросхем, поэтому их ещё могут называть формирователями.

Схемы практической реализации устройств на основе компараторов

В качестве примера возмем распространённый компаратор К554СА3, (зарубежные аналоги LM-111, LM-211, LM-311).

На выходе этого компаратора включен транзистор с открытыми коллектором и эмиттером, и в зависимости от необходимого результата на выходе, его можно подключать по схеме с общим эмиттером или эмиттерным повторителем.

Схема включения компаратора для одно-полярного питания изображена на рисунке 1, для двух-полярного питания на рисунке 2.

Рисунок 1.

Схема включения компаратора в одно-полярное питание.
а — с общим эмиттером; б — эмиттерным повторителем.
Напряжение питания +5 вольт указано для уровня логики ТТЛ микросхем.

Для согласования выхода с логическими уровнями КМОП микросхем, напряжение питания соответственно может быть 9-15 вольт.

Рисунок 2.
Схема включения компаратора в двух-полярное питание.
а — с общим эмиттером; б — эмиттерным повторителем.

В качестве нагрузки компаратора можно использовать любую нагрузку с током потребления не более 50 мА. Это могут быть непосредственно обмотки реле, резисторы, светодиоды индикации и оптронов исполнительных устройств, с ограничивающими ток резисторами. Индуктивные нагрузки желательно шунтировать диодами от обратного выброса напряжения.
Напряжение питания компаратора может быть 5 — 36 вольт одно-полярного (или сумма двух-полярного) напряжения.

Процессы переключения компараторов

Если входной сигнал будет изменяться очень медленно, то при достижении уровня входного сигнала опорному, выход компаратора может многократно с большой частотой менять свое состояние под действием незначительных помех (так называемый «дребезг»).
Для устранения этого явления в схему компаратора вводят положительную обратную связь (ПОС), которая обеспечивает характеристике компаратора небольшой гистерезис, то есть небольшую разницу между входными напряжениями включения и отключения компаратора. Некоторые типы компараторов уже имеют встроенную, упомянутую выше ПОС.
Её можно так же ввести в схему компаратора при необходимости, например, как изображено на рисунке ниже.

Рисунок 3.
Схема включения в компаратор ПОС (гистерезиса).

На рисунке 3 приведена схема включения компаратора с открытым коллектором на выходе, переходная характеристика которой имеет гистерезис (рис. 3б).
Пороговые напряжения для этой схемы определяются по формулам;

Хотя гистерезис вносит небольшую задержку в переключении компаратора, но благодаря ему, существенно уменьшается или даже устраняется полностью «дребезг» выходного напряжения.

Компараторы. Устройство и работа. Виды и применение. Особенности

Компараторы — название произошло от принципа работы – сравнения. Так функционируют приборы, производящие измерения способом сравнивания с эталоном: весы с одинаковыми плечами, электрические потенциометры.

По своей принципиальной работе компараторы делятся на механические, электрические и оптические. Приборы с механической конструкцией применяются для проверки конечных мер длины. Компараторы для таких целей впервые применены во Франции в 1792 году, об этом имеется информация в энциклопедиях. Такой компаратор на механической основе работал для поверки эталонного метра во время появления метрической системы Франции. Точность таких замеров компаратора рычагами доходила до 0,0005 мм. Это большая точность для того периода времени.

Наша задача рассмотреть компараторы, применяющиеся в современное время в электротехнике для напряжения.

Принцип работы и виды интегральных компараторов

Компаратор с двумя входами и одним выходом. Причем один из входов является прямым, а другой инверсным. На эти входы поступает напряжение, которые устройство сравнивает. В зависимости от этого сравнения на своем выходе устройство устанавливает либо логический ноль, когда напряжение на инверсном входе выше, чем на прямом, либо логическую 1, когда напряжение входа прямого выше, чем на инверсном.

На схеме видно стандартное обозначение компаратора. Компаратор сам по себе достаточно универсален и находит широкое применение в радиолюбительской деятельности. На основе компаратора можно собрать таймер, мультивибратор и даже драйвер для светодиодов.

При выборе компаратора следует обратить внимание на следующие параметры:

Диапазон напряжения питания.
Диапазон входных напряжений.
Максимальный ток на выходе компаратора.
Тип выхода.

Не все компараторы могут установить плюс питания на выходе. Рассмотрим работу компаратора на простой схеме.

Данная схема построена на переменном резисторе 20 кОм, двух постоянных резисторов 10 кОм, которые образуют собой делитель напряжения на постоянных резисторах. Они подключены к инвертирующему входу. К нему же подключен делитель напряжения на переменном резисторе.

Выход компаратора представляет собой коллектор внутреннего транзистора, эмиттер которого подключен к земле. Этот транзистор либо подключает выход к земле, либо отключает его, поэтому плюса питания на выходе быть не может. Поэтому мы подтягиваем выход компаратора через резистор номиналом 1 кОм к плюсу питания.

Когда на неинвертирующем входе напряжение выше, чем на инвертирующем, транзистор закрывается. Добавленный нами резистор подтягивает к его к плюсу питания, вследствие чего светодиод загорается. Когда на неинвертирующем входе напряжение ниже, чем на инвертирующем, то транзистор открывается и притягивает выход компаратора к земле, вследствие чего светодиод перестает светиться.

Если же на двух входах напряжение примерно одинаковое, то выход компаратора логично переключается из одного состояния в другое и обратно под воздействием внутренних и внешних помех. Для борьбы с помехами и четкого переключения компаратора из одного состояния в другое собираются схемы с гистерезисом.

Обозначения выводов выглядят следующим образом:

Первая ножка – это выход первого компаратора, вторая ножка – инвертирующий вход первого компаратора, третья – неинвертирующий вход первого компаратора, четвертая – земля, восьмая ножка – напряжение питания. Второй компаратор не используется. Выход подключен желтым проводом к подтягивающему резистору и к светодиоду, зеленый провод подключен к делителю напряжения на постоянных резисторах, белый провод подключен к средней ножке переменного резистора, который является делителем напряжения.

При измерении напряжения питания на делителе напряжения на постоянных резисторах 10 кОм. При включении схемы загорается красный светодиод. Включаем мультиметр для измерения постоянного напряжения диапазона до 20 В, подключим его ко второй ножке микросхемы. Показания напряжения 2,4 В. Это постоянные резисторы, делитель напряжения не будет изменять само напряжение. Так как переменный резистор установлен на неинвертирующем входе, то переключаемся на него. Показания 0,87 В. На неинвертирующем входе напряжение ниже, чем на инвертирующем. Следовательно светодиод не горит.

При превышении напряжения выше 2,4 В светодиод начинает светиться. При воздействии внешних помех происходит хаотичное переключение выхода компаратора. Здесь может пригодиться схема гистерезиса.

Компараторы применяются в интегральном исполнении в качестве составных деталей микросхем. Интегральные таймеры имеют в составе два входных компаратора. Этим определяется особенность работы прибора. Микроконтроллеры производят со встроенными компараторами. Независимо от конструкции и схемы принцип действия прибора не отличается.

Новые компараторы похожи на операционные усилители, у них высокий усиливающий коэффициент, не имеют обратной связи, входы такого же типа.

Работа компаратора напряжения

В различных описаниях работы устройства приводятся примеры сравнения с рычажными весами. На одну сторону весов ложится гиря – эталон, на другую товар. Когда вес товара станет равным массе гири, или больше, то гири поднимаются вверх, на этом взвешивание окончено.

С работой компаратора напряжения происходит похожий процесс. Вместо гирь выступает опорное напряжение, вместо товара – сигнал входа. При возникновении логической единицы на выходе устройства происходит сравнение напряжений. Это называют «пороговой чувствительностью» компаратора.

Для тестирования устройства не нужно сложной схемы. Необходимо включить вольтметр на выход устройства, а на входы подключить напряжение, которое регулируется. При изменении входного напряжения на вольтметре будет видна работа компаратора.

Характеристики компараторов

При применении приборов нужно учесть характеристики, делящиеся на динамические и статические. Статические – это параметры установившегося режима. Это пороговая чувствительность. Она является наименьшей разностью сигналов входа. При ней возникает логический сигнал на выходе.

Некоторые компараторы оснащены выводами для смещающего напряжения, осуществляющего смещение характеристики передачи от идеального положения. Важным параметром является гистерезис, то есть разница напряжений входа. Он обусловлен обратной связью положительного значения, предназначенного для устранения «дребезга» сигнала выхода при переключении компаратора.

Устройство

Схема прибора довольно сложная, большая и не слишком понятная. Рассмотрим простую функциональную схему по рисунку.

Показан дифференциальный каскад входа, схема уровневого смещения, логика выхода. Дифференциальный каскад производит основное усиление сигнала разности. Устройством смещения осуществляется оптимальное состояние выхода. Это дает возможность выбрать тип логики для работы. Такая настройка производится подстроченным резистором на выводах «балансировки».

Компаратор с памятью и стробированием

Современные инновационные компараторы оснащены стробирующим входом. Это значит, что сравнение сигналов входа осуществляется только при подаче импульса. Это дает возможность сравнить сигналы входа в необходимый момент.

Простая схема структуры устройства со стробированием.

Устройства по рисунку с парафазным выходом, подобно триггеру – прямой верхний выход, нижний (кружок) – инверсный. С – стробирующий вход. На рисунке а) стробирование сигналов входа осуществляется по высокому уровню входа С. На обозначении входа С изображают знак инверсии маленьким кружком.

Рисунке б) стробирующий вход с чертой /. Это значит, что стробирование проходит по восходящему импульсу. Стробирующий сигнал – разрешение сравнения. Итог сравнения появляется на выходе при действии импульса стробирования. На некоторых устройствах есть память (с триггером). Они сохраняют результат до следующего импульса.

Время импульса стробирования (фронта) должно хватать для того, чтобы сигнал входа успевал проходить через дифференциальный каскад до срабатывания ячейки памяти. Использование стробирования повышает защиту от помех, так как помеха изменяет состояние устройства за время импульса.

Классификация

Компараторы делятся на три группы: общего применения, прецизионные и быстродействующие. В практической деятельности чаще применяются устройства общего применения.

Такие устройства имеют особенности и свойства, привлекающие к себе внимание. Они потребляют небольшую мощность, могут работать при малом напряжении питания. В одном корпусе можно разместить 4 устройства. Эта группа иногда дает возможность производить полезные устройства.

Это простой преобразователь сигнала в унитарный цифровой код, который можно преобразовать в двоичный, цифровым преобразованием. На схеме имеется 4 компаратора. Напряжение опорное подается на инвертирующие входы по делителю резистивного типа. При одинаковых резисторах на инвертирующих входах устройства напряжение будет равно n * Uоп / 4, n – номер устройства. Напряжение входа подается на неинвертирующие входы, которые соединены вместе.

В итоге сравнения напряжения входа с опорным, на компараторных выходах образуется цифровой унитарный код напряжения входа.

Компаратор. Описание и применение. Часть 1

Эта статья содержит основную информацию о работе компараторов напряжения построенных на интегральных микросхемах и может быть использована в качестве справочного материала для построения различных схем.

В электронике, компаратор представляет собой устройство, которое сравнивает между собой два электрических сигнала и выводит цифровой сигнал, указывающий на увеличение одного входного сигнала над другим. Компаратор имеет два аналоговых входа и один цифровой выход.

Компаратор, как правило, построен на дифференциальном усилителе с высоким коэффициентом усиления. Компараторы широко используются в устройствах, которые измеряют и оцифровывают аналоговые сигналы, например, в аналого-цифровых преобразователях (АЦП)

Примеры работы компаратора приведены на основе микросхемы LM339 (счетверенный компаратора напряжений) и LM393 (сдвоенный компаратор напряжения). Эти две микросхемы по своему функционалу идентичны. Компаратор напряжения LM311 так же может быть использован в данных примерах, но он имеет ряд функциональных особенностей.

Структурная схема одного компаратора входящего в микросхему LM339 и LM393

Компаратор напряжения — выход с открытым коллектором

Как правило, выход компаратора напряжения представляет собой выход с открытым коллектором.

Выход открытый коллектор имеет отрицательную полярность. Это означает, что на этом выходе не бывает положительного сигнала и нагрузка должна подключаться между этим выходом и источника питания.

В некоторых схемах к выходу компаратора подключают нагрузочный (подтягивающий) резистор для того, чтобы обеспечить сигнал высокого уровня поступающего на вход следующего элемента схемы.

Операционные усилители (ОУ), такие как LM324, LM358 и LM741 обычно не используются в радиоэлектронных схемах в качестве компаратора напряжения из-за их биполярных выходов. Тем не менее, эти операционные усилители могут быть использованы в качестве компараторов напряжения, если к выходу ОУ подключить диод или транзистор для того чтобы создать выход с открытым коллектором.

Ниже представлена логика работы компаратора имеющий выход с открытым коллектором:

Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет ниже, чем напряжение на входе (-). И соответственно ток не будет протекать через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет выше, чем напряжение на входе (-).

Схема эквивалента компаратора напряжения с однополярным источником питания

Принципиальная схема «компаратор напряжения» эквивалентна работе операционного усилителя, например, LM358 или LM324, имеющим на выходе два транзистора типа NPN (см. выше). Таким образом, можно сделать все 4 выхода ОУ (LM339) с открытым коллектором. Каждый такой выход может выдерживать ток нагрузки 15 мА и напряжение до 50 вольт.

Выход включается или выключается в зависимости от относительных напряжений на плюсовом (+) и минусовом (-) входах компаратора. Входы компаратора крайне чувствительны и разница напряжения между ними всего лишь в несколько милливольт приводит к переключению его выхода.

Схема эквивалента компаратора напряжения с двухполярным источником питания

Компараторы напряжения LM339, LM393 и LM311могут работать с одно- или двухполярным источником питания до 32 вольт максимум.

При работе с двухполярным питанием, режим сравнения напряжения остается таким же, за исключением того, что для большинства схем эмиттер выходного транзистора подключается к отрицательной шине питания, а не к общей цепи. Исключением из этого правила является операционный усилитель LM311, имеющий изолированный эмиттер, который можно подключить как к минусу однополярного источника питания, так или к общему проводу двухполярного.

При работе с двухполярным источником питания, входное напряжение может быть выше или ниже относительно общего провода блока питания. Кроме того, один из входов компаратора может быть подключен к общему проводу, таким образом создается детектор «пересечение нуля».

Описание работы компаратора

Следующий рисунок показывает простейшую конфигурацию для компаратора напряжения, а так же графическое изображение режима его работы. В этой схеме опорное напряжение составляет половину напряжения питания, а входное напряжение может меняться от нуля до напряжения питания. В теории опорное и входное напряжение могут иметь значение от нуля и до напряжения источника питания, но есть реальные ограничения, зависящие от конкретно используемого компаратора.

Сигнал на выходе:

Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе плюс (+) ниже, чем напряжение на входе минус (-).
Ток не будет протекать через открытый коллектор, когда напряжение на входе плюс выше, чем напряжение на входе минус.

Входное напряжение смещения компаратора

Компараторы не являются совершенными устройствами, и их работа может иметь недостаток от последствий такого параметра, как входное напряжение смещения. Входное напряжение смещения для многих компараторов может составлять всего несколько милливольт и в большинстве схем может быть проигнорировано.

В основном проблема, связанная с входным напряжением смещения возникает, когда входное напряжение изменяется очень медленно. Конечным результатом входного напряжения смещения является то, что выходной транзистор не полностью открывается или закрывается, когда входное напряжение находится недалеко от опорного напряжения.

Следующая диаграмма иллюстрирует эффект смещения входного напряжения возникающий в результате медленного изменения входного напряжения. Этот эффект возрастает при увеличении выходного тока транзистора. Поэтому, для уменьшения этого эффекта, необходимо обеспечить максимальное сопротивление резистора R4.

Последствия входного напряжения смещения можно уменьшить, добавив в схему гистерезис. Это приведет к тому, что опорное напряжение будет меняться, когда выход компаратора переходит на высокий или низкий уровень.

Входное напряжение смещения и гистерезис

Для большинства схем построенных на компараторах, величина гистерезиса является разностью напряжений входного сигнала, при котором выход компаратора либо полностью включен или полностью выключен. Гистерезис в компараторах, как правило, нежелателен, но он может потребоваться, когда необходимо уменьшить чувствительность к шуму или при медленном изменении входного сигнала.

Внешний гистерезис использует положительную обратную связь (ПОС) с выхода на неинвертирующий вход компаратора. В результате полученный триггер Шмитта обеспечивает дополнительную помехоустойчивость и более чистый выходной сигнал.

Эффект от использования гистерезиса в том, что при постепенном изменении входного напряжения, а опорное напряжение будет быстро изменяться в противоположном направлении. Это обеспечивает чистое переключение выхода компаратора.

Механический аналог гистерезиса может быть обнаружен в разнообразных тумблерах. Как только рукоятка тумблера перемещается мимо центральной точки, пружина в тумблере переводит контакты реле в гарантированное положение (открытое или закрытое).

Гистерезис является неотъемлемой частью большинства компараторов составляющая всего несколько милливольт и он обычно влияет только на схемы, где входное напряжение поднимается или падает очень медленно или имеет скачки напряжения, известные как «шум»…

Компаратор — это что такое? Микросхема и принцип работы

Компаратор – это устройство, предназначенное для сравнения каких-либо величин (от лат. comparare – «сравнивать»). Является операционным усилителем с большим коэффициентом умножения. Имеет входы: прямой и инверсный. При необходимости опорный сигнал может быть подключен к любому из них.

Как работает компаратор?

На один из входов подается постоянный сигнал, который называется опорным. Он используется как образец для сравнения. Ко второму поступает испытуемый сигнал. На выходе стоит транзистор, меняющий свое состояние в зависимости от условий:

Напряжение прямого входа выше инверсного – транзистор открыт.
Напряжение инверсного входа выше прямого – закрыт.

Соответственно, выходное напряжение меняется скачком от минимума до максимума, или наоборот.

Напряжение выходных каскадов соответствует входным уровням большинства цифровых микросхем. Это необходимо для случаев, когда компаратор – это формирователь импульса, управляющего работой логических элементов.

Применение компаратора

Используются в схемах измерения электрических сигналов и в аналогово-цифровых преобразователях. В логических цепях работают элементы «или» и «не», также являющиеся компараторами. Соответственно, использование этого компонента не ограничивается конкретными примерами, поскольку он применяется повсеместно.

Стоит отметить, что устройство сравнения можно сделать из любого операционного усилителя, но не наоборот. Коэффициент усиления компаратора достаточно высок. Соответственно, его входы очень чувствительны к разнице напряжений между ними. Расхождение в несколько милливольт значительно изменяет напряжение выхода.

Таким образом, компаратор позволяет наблюдать минимальные колебания уровней входных напряжений. Это делает его незаменимым элементом схем сравнения и измерительных приборов высокой точности:

индикаторы уровня входящего сигнала;
металлоискатели;
микро- и милливольтметры;
детекторы электромагнитных излучений;
лабораторные датчики;
компараторы массы;
газоанализаторы.

Принцип действия аналогового компаратора

Аналоговый компаратор сравнивает непрерывные сигналы – входной измеряемый и входной опорный. Как работает устройство, показано на графике ниже.

При медленном изменении входного сигнала, происходит многократное переключение компаратора за малый отрезок времени. Такое явление называют «электронным дребезгом». Его наличие значительно снижает эффективность сравнения. Поскольку часто повторяющиеся смены состояния выхода, вводят оконечный транзистор в состояние насыщения.

Для уменьшения эффекта «электронного дребезга», в схему вводят ПОС – положительную обратную связь. Она обеспечивает гистерезис – небольшую разницу между уровнем напряжения включения и отключения. Некоторые компараторы имеют встроенную ПОС, что уменьшает количество дополнительных элементов построения конструкции. Например, при незначительной потери чувствительности, добиваются стабильной работы компаратора.

Особенности цифрового компаратора

Цифровой компаратор – это однобитный аналогово-цифровой преобразователь. Напряжение выхода представляет либо логический «0», либо «1». На вход может быть подан как аналоговый, так и цифровой сигнал. Устройство используется в качестве формирователя импульсов для сопряжения схем датчиков и устройств отображения. Может применяться для анализа спектра звукового или светового сигнала. Компаратор – это также логические элементы «или» и «не», используемые в вычислительной технике.

Теоретически при незначительно малых колебаниях уровня входного сигнала, может возникать состояние неопределенности выхода. На практике равенство измеряемого и опорного напряжений не наступает. Поскольку компаратор имеет ограниченный коэффициент усиления или положительную обратную связь.

Характерным примером является триггер Шмитта (ТШ). У него не совпадают уровни включения и выключения, что определяется ПОС. Это позволяет пренебречь дискретной помехой при работе компаратора.

Компаратор-микросхема

Промышленность выпускает компараторы в виде интегральных схем. Их использование позволяет создавать компактные приборы, с минимумом навесных элементов. Также преимущество малогабаритных деталей в незначительной длине соединительных проводников. В условиях повышенного электромагнитного излучения они являются приемными антеннами для всевозможных электрических помех.

Компаратор на операционном усилителе

У компараторов есть немалое сходство с операционными усилителями:

коэффициент усиления;
входное сопротивление;
значение входных токов;
состояние насыщения.

Чувствительность, по-другому разрешающая способность, – это специфический параметр. Она определяет точность сравнения. Характеризуется минимальной разностью сигналов, при которой происходит срабатывание компаратора. Ее значение у интегральных микросхем имеет сотен микровольт. Это несколько хуже, чем у компараторов на операционных усилителях.

Время переключения характеризует быстродействие компараторов. Определяется минимальным временем изменения выходного сигнала: от момента сравнения до момента срабатывания. Зависит от разности сигналов на входах. Значения времени переключения составляют десятки и сотни наносекунд.

Как сделать компаратор своими руками?

Кто умеет читать принципиальные схемы и паять, без труда соберет простейшие компараторы для использования в быту. Область применения весьма обширна. На них можно построить массу конструкций с минимальными затратами. Простейший компаратор – это операционный усилитель без положительной обратной связи.

В качестве основы для компаратора используется ОУ серии LM339. Для контроля и наглядности работы схемы введены красный и зеленый индикаторы. При подключении питания на ОУ должен засветиться один из светодиодов, причем какой из них — неважно. Это определяется множеством факторов: сетевые наводки на схему, особенности партии и параметров ОУ. Даже если взять несколько одинаковых микросхем, получатся различные результаты.

Если входной сигнал близок к «0» – будет светиться зеленый, а если близкое к напряжению питания, то красный светодиод. Затем можно попробовать сменить логическое состояние компаратора, подав на один из входов напряжение равное, например, половине напряжения питания ОУ. Сигнал на выходе не зависит от абсолютного значения напряжений на прямом и инверсном входе. А только от разницы напряжений.

Данные опыты демонстрируют работу компаратора без ПОС. Такой компаратор может быть использован там, где не требуется особой точности измерений. Такими приборами являются бытовые термостаты, зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов, устройства десульфатации (восстановления) автоаккумуляторов, фотореле.

Пример практического применения компаратора

На принципиальной схеме представлен датчик освещенности.

Опорное напряжение задается резисторами RV1 и R2. При этом, RV1 служит регулятором чувствительности конструкции. Индикация реализована на светодиоде D1. Датчиком является элемент LDR1, который меняет омическое сопротивление в зависимости от освещенности. Собственно компаратор представлен операционным усилителем LM324. Это простое устройство демонстрирует то, как работает компаратор на практике.

Компараторы массы: понятие

Компаратор массы это устройство, предназначенное для уточнения разности значений массы гирь при контроле стандартов массы и веса, а также, для прецизионного взвешивания. Наиболее точные компараторы массы способны взвесить любой образец и сравнить его с иным, подобным ему. Происходит это на уровне атомов. Необходимость в таких устройствах возникает по причине несовершенства эталонных образцов мер веса и объема жидкости.

Примеры и использование устройств уточнения веса

Российским стандартом массы является платиновый цилиндр. Он был скопирован с французского образца 125 лет назад. За прошедшие годы, эталон потерял в виде окислов около 40 мкг от первоначального веса. Соответственно, его использование для нужд производств, с высокой точностью измерения массы сейчас затруднительно.

Был разработан новый стандарт массы. Ученые назначили таковым кремниевый шар с четным количеством атомов. Сейчас это наиболее точный вариант эталона килограмма. Его характеристики приняты международным сообществом для использования.

Созданный образец нуждается в многократном копировании. Так как современные направления в науке, особенно фармакология, биоинженерия, компьютерная электроника, нанотехнологические разработки требуют прецизионной точности измерений. Для таких областей науки и техники критичны сотые доли микрограмма. Эту задачу должен решить атомный компаратор массы – устройство способное определить разницу в несколько частиц.

Атомный компаратор использует для измерений опорный сигнал, полученный от высокоточного кварцевого генератора. Измеряемое напряжение берется с квантового дискриминатора, определяющего стабильность линии мельчайших частиц. Ее изменения вызываются расхождением в количестве атомов образца. Поэтому сейчас – это самый точный прибор измерения.

Существуют и менее точные компараторы массы. Их стоимость гораздо ниже атомных, но для них всех находится работа в промышленности, торговле, стандартизации.

Аналоговые компараторы

Общие сведения

Компаратор — это сравнивающее устройство. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения непрерывно изменяющихся сигналов. Входные аналоговые сигналы компаратора суть U_вх — анализируемый сигнал и U_оп — опорный сигнал сравнения, а выходной U_вых — дискретный или логический сигнал, содержащий 1 бит информации:

(1)

Выходной сигнал компаратора почти всегда действует на входы логических цепей и потому согласуется по уровню и мощности с их входами. Таким образом, компаратор — это элемент перехода от аналоговых к цифровым сигналам, поэтому его иногда называют однобитным аналого-цифровым преобразователем.

Неопределенность состояния выхода компаратора при нулевой разности входных сигналов нет необходимости уточнять, так как реальный компаратор всегда имеет либо конечный коэффициент усиления, либо петлю гистерезиса (рис. 1).

Рис. 1. Характеристики компараторов

Рис. 2. Процессы переключения компараторов

Чтобы выходной сигнал компаратора изменился на конечную величину |U 1 _вых — U 0 _вых| при бесконечно малом изменении входного сигнала, компаратор должен иметь бесконечно большой коэффициент усиления (эпюра 1 на рис. 2) при полном отсутствии шумов во входном сигнале. Такую характеристику можно имитировать двумя способами — или просто использовать усилитель с очень большим коэффициентом усиления, или ввести положительную обратную связь.

Рассмотрим первый путь. Как бы велико усиление не было, при U_вх близком к нулю характеристика будет иметь вид рис. 1а. Это приведет к двум неприятным последствиям. Прежде всего, при очень медленном изменении U_вх выходной сигнал также будет изменяться замедленно, что плохо отразится на работе последующих логических схем (эпюра 2 на рис. 2). Еще хуже то, что при таком медленном изменении Uвх около нуля выход компаратора может многократно с большой частотой менять свое состояние под действием помех (так называемый «дребезг», эпюра 3). Это приведет к ложным срабатываниям в логических элементах и к огромным динамическим потерям в силовых ключах. Для устранения этого явления обычно вводят положительную обратную связь, которая обеспечивает переходной характеристике компаратора гистерезис (рис. 1б). Наличие гистерезиса хотя и вызывает некоторую задержку в переключении компаратора (эпюра 4 на рис. 2), но существенно уменьшает или даже устраняет дребезг U_вых.

В качестве компаратора может быть использован операционный усилитель (ОУ) так, как это показано на рис. 3. Усилитель включен по схеме инвертирующего сумматора, однако, вместо резистора в цепи обратной связи включены параллельно стабилитрон VD₁ и диод VD₂.

Рис. 3. Схема компаратора на ОУ

Пусть R₁ = R₂. Если U_вх — U_оп > 0, то диод VD₂ открыт и выходное напряжение схемы небольшое отрицательное, равное падению напряжения на открытом диоде. При U_вх — U_оп m А710 (отечественный аналог — 521СА2), разработанного Р. Видларом (R.J.Widlar) в США в 1965 г., приведена на рис. 4.

Рис. 4. Схема компаратора m А710

Она представляет собой дифференциальный усилитель на транзисторах VT₁, VT₂, нагруженный на каскады ОЭ на VT₅ и VT₆. Каскад на VT₅ через транзистор VТ₄ управляет коллекторным режимом входного каскада и через транзистор в диодном включении VТ₇ фиксирует потенциал базы транзистора VT₈, делая его независимым от изменений положительного напряжения питания. Каскад на VT₆ представляет собой второй каскад усиления напряжения.

Эмиттерные выводы транзисторов VT₅ и VT₆ присоединены к стабилитрону VD₁ с напряжением стабилизации 6,2 В, поэтому потенциалы баз указанных транзисторов соответствуют приблизительно 6,9 В. Следовательно, допустимое напряжение на входах компаратора относительно общей точки может достигать 7 В. На транзисторе VT8 выполнен эмиттерный повторитель, передающий сигнал с коллектора VT₆ на выход. Постоянная составляющая сигнала уменьшается до нулевого уровня стабилитроном VD₂.

Если дифференциальное входное напряжение превышает +5. +10 мВ, то транзистор VT₆ закрыт, а VT₅ близок к насыщению. Выходной сигнал компаратора при этом не может превысить +4 В, так как для более положительных сигналов открывается диод на VT₇, не допуская излишнего роста выходного напряжения и насыщения VТ₅. При обратном знаке входного напряжения VT₆ насыщается, потенциал его коллектора оказывается близок к напряжению стабилизации стабилитронов VD₁ и VD₂, а поэтому потенциал выхода близок к нулю. Транзистор VT₉ — источник тока 3 мА для смещения VT₈ и VD₂. Часть этого тока (до 1,6 мА) может отдаваться в нагрузку, требующую вытекающий ток на входе (один вход логики ТТЛ серии 155 или 133).

В дальнейшем эта схема развивалась и совершенствовалась. Схемы многих компараторов имеют стробирующий вход для синхронизации, а некоторые модификации снабжены на выходе триггерами-защелками, т.е. схемами, фиксирующими состояние выхода компаратора по приходу синхроимпульса. Кроме того, для повышения функциональной гибкости часть ИМС компараторов (например, МАХ917-920) содержит источник опорного напряжения, а у некоторых (например, МАХ910) порог срабатывания устанавливается цифровым кодом от 0 до 2,56 В с дискретностью 10 мВ , для чего на кристалле микросхемы имеются источник опорного напряжения и 8-разрядный цифро-аналоговый преобразователь.

Выходные каскады компараторов обычно обладают большей гибкостью, чем выходные каскады операционных усилителей. В обычном ОУ используют двухтактный выходной каскад, который обеспечивает размах напряжения в пределах между значениями напряжения питания (например, +/-13 В для ОУ типа 140УД7, работающего от источников +/-15 В). В выходном каскаде компаратора эмиттер, как правило, заземлен, и выходной сигнал снимается с «открытого коллектора». Выходные транзисторы некоторых типов компараторов, например, 521СА3 или LM311 имеют открытые, т.е. неподключенные, и коллектор и эмиттер. Две основные схемы включения компараторов такого типа приведены на рис. 5.

Рис. 5. Схемы включения выходного каскада компаратора 521СА3

На рис. 5а выходной транзистор компаратора включен по схеме с общим эмиттером. При потенциале на верхнем выводе резистора равном +5 В к выходу можно подключать входы ТТL, nМОП- и КМОП-логику с питанием от источника 5 В. Для управления КМОП-логикой с более высоким напряжением питания следует верхний вывод резистора подключить к источнику питания данной цифровой микросхемы.

Если требуется изменение выходного напряжения компаратора в пределах от U + _пит до U — _пит, выходной каскад включается по схеме эмиттерного повторителя (рис. 5б). При этом заметно снижается быстродействие компаратора и происходит инверсия его входов.

Некоторые модели интегральных компараторов (например, AD790, МАХ907) имеют внутреннюю неглубокую положительную обратную связь, обеспечивающую их переходной характеристике гистерезис с шириной петли, соизмеримой с напряжением смещения нуля.

На рис. 6а приведена схема включения компаратора с открытым коллектором на выходе, переходная характеристика которой имеет гистерезис (рис. 1б). Пороговые напряжения этой схемы определяются по формулам

Из-за несимметрии выхода компаратора петля гистерезиса оказывается несимметричной относительно опорного напряжения.

Рис. 6. Компаратор с положительной обратной связью

В заключение, перечислим некоторые особенности компараторов по сравнению с ОУ.

Несмотря на то, что компараторы очень похожи на операционные усилители, в них почти никогда не используют отрицательную обратную связь, так как в этом случае весьма вероятно (а при наличии внутреннего гистерезиса — гарантировано) самовозбуждение компараторов.
В связи с тем, что в схеме нет отрицательной обратной связи, напряжения на входах компаратора неодинаковы.
Из-за отсутствия отрицательной обратной связи входное сопротивление компаратора относительно низко и может меняться при изменении входных сигналов.
Выходное сопротивление компараторов значительно и различно для разной полярности выходного напряжения.

Двухпороговый компаратор

Двухпороговый компаратор (или компаратор «с окном») фиксирует, находится ли входное напряжение между двумя заданными пороговыми напряжениями или вне этого диапазона. Для реализации такой функции выходные сигналы двух компараторов необходимо подвергнуть операции логического умножения (рис. 7а). Как показано на рис. 7б, на выходе логического элемента единичный уровень сигнала будет иметь место тогда, когда выполняется условие U₁ m А711 (отечественный аналог — 521СА1).

Рис. 7. Схема двухпорогового компаратора (а) и диаграмма его работы (б)

Параметры компараторов

Параметры, характеризующие качество компараторов, можно разделить на три группы: точностные, динамические и эксплуатационные.

Компаратор характеризуется теми же точностными параметрами, что и ОУ.

Основным динамическим параметром компаратора является время переключения t_п. Это промежуток времени от начала сравнения до момента, когда выходное напряжение компаратора достигает противоположного логического уровня. Время переключения замеряется при постоянном опорном напряжении, подаваемом на один из входов компаратора и скачке входного напряжения U_вх, подаваемого на другой вход. Это время зависит от величины превышения U_вх над опорным напряжением. На рис. 8 приведены переходные характеристики компаратора mА710 для различных значений дифференциального входного напряжения U_д при общем скачке входного напряжения в 100 мВ. Время переключения компаратора t_п можно разбить на две составляющие: время задержки t_з и время нарастания до порога срабатывания логической схемы t_н. В справочниках обычно приводится время переключения для значения дифференциального напряжения, равного 5 мВ после скачка.

Рис. 8. Переходная характеристика компаратора m А710 при различных превышениях скачка входного напряжения U_д над опорным: 1 — на 2 мВ; 2 — на 5 мВ; 3 — на 10 мВ; 4 — на 20 мВ

Компаратор что это такое

В аналоговой схемотехнике компаратор обычно реализуется на базе операционного усилителя, охваченного резистивной положительной обратной связью.

Компараторы с двумя и более напряжениями сравнения

Строятся на двух и более дифференциальных усилителях.

Компараторы, построенные на двух дифференциальных усилителях, можно условно разделить на двухвходовые и трёхвходовые. Двухвходовые компараторы применяются в тех случаях, когда сигнал изменяется достаточно быстро (не вызывает быстрых переключений состояния выхода, и на выходе генерируют один из потенциалов, которыми запитаны опреационные усилители (как правило — +5В или 0В).

Троичный компаратор

Трёхвходовой (троичный) компаратор имеет два напряжения сравнения. Два напряжения сравнения делят весь диапазон входных напряжений на три нечётких поддиапазона в нечёткой (fuzzy) троичной логике, которым присваиваются три чётких значения в чёткой троичной логике. Двухбитный троичный (2B BCT) логический сигнал (трит) на выходе троичного компаратора указывает в каком из трёх поддиапазонов находится входное напряжение. Логическая часть троичного компаратора выполняет унарную троичную логическую функцию — «повторитель» (F107₃ = F8₁₀). Двухбитный троичный трит (2B BCT) может быть преобразован в трёхбитный трит (3B BCT) или в трёхуровневый трит (3LCT).
Троичный компаратор является простейшим одноразрядным троичным АЦП.
Троичный компаратор является переходником из нечёткой (fuzzy) троичной логики в чёткую троичную логику для решения задач нечёткой троичной логики средствами чёткой троичной логики.
Применяется в прецизионном триггере Шмитта с RS-триггером.
Троичный компаратор низкого качества с двоичными компараторами на цифровых логических элементах применён в троичном индикаторе напряжения источника питания с преобразованием двухбитного трита (2B BCT) в трёхбитный одноединичный трит (3B BCT) [2] .

Многовходовые компараторы

Входной каскад параллельных АЦП прямого преобразования является многоуровневым компаратором. В нём применяются

напряжений сравнения, где n — количество битов выходного кода.

Промышленные компараторы

Пример широко известных компараторов: LM311 (российский аналог — КР554СА3), LM339 (российский аналог — К1401СА1). Эта микросхема часто встречается, в частности, на системных платах ЭВМ, а также в системах управления ШИМ контроллеров в блоках преобразования напряжения (например в компьютерных блоках питания с системой питания ATX). Подробнее о них можно узнать из книги «Электроника», О. В. Миловзоров, И. Г. Панков — 2004; «Электронные приборы и усилители», Ф. И. Вайсбурд, Г. А. Панаев, Б. Н. Савельев — 2005

Примечания

Ссылки

Аналоговые компараторы, теория работы

Микросхемы, производившиеся в СССР

Технологии

РТЛ • ДТЛ • ТТЛ • ЭСЛ • N-МОП • КМОП • И 3 Л

Система
обозначения по
ГОСТ 18682-73

Конструктивно-
технологическое
исполнение

1; 5; 7 — полупроводниковая • 2; 4; 6; 8 — гибридная • 3 — прочие

Серия

100 • 101 • 104 • 106 • 108 • 109 • 110 • 113 • 114 • 115 • 118 • 119 • 120 • 121 • 122 • 123 • 124 • 128 • 129 • 130 • 131 • 133 • 134 • 136 • 137 • 138 • 140 • 141 • 142 • 144 • 146 • 149 • 153 • 155 • 157 • 158 • 159 • 162 • 166 • 167 • 172 • 173 • 174 • 176 • 177 • 178 • 187 • 190 • 198 • 201 • 204 • 210 • 217 • 218 • 223 • 224 • 226 • 228 • 229 • 230 • 237 • 243 • 264 • 265 • 284 • 504 • 511 • 580 • 1801 • 1810 • 1839

Выполняемая
функция

Вторичные источники питания — Е	Выпрямители ЕВ • Преобразователи ЕМ • Стабилизаторы: напряжения ЕН • тока ЕТ • Прочие ЕП
Генераторы сигналов — Г	Гармонических ГС • Прямоугольных (мультивибраторы) ГГ • Линейно-изменяющихся ГЛ • Специальной формы ГФ • Шума ГМ • Прочие ГП
Детекторы — Д	Амплитудные ДА • Импульсные ДИ • Частотные ДС • Фазовые ДФ • Прочие ДП
Коммутаторы и ключи — К	Тока КТ • Напряжения КН • Прочие КП
Логические элементы — Л	И ЛИ • ИЛИ ЛЛ • НЕ ЛН • И-ИЛИ ЛС • И-НЕ/ИЛИ-НЕ ЛБ • И-ИЛИ-НЕ ЛР • И-ИЛИ-НЕ/И-НЕ ЛК • ИЛИ-НЕ/ИЛИ ЛМ • Расширители ЛД • Прочие ЛП
Микросборки, наборы элементов — Н	Диодов НД • Транзисторов НТ • Резисторов НР • Конденсаторов НЕ • Комбинированные НК • Прочие НП
Многофункциональные микросхемы — Х	Аналоговые ХА • Цифровые ХЛ • Комбинированные ХК • Прочие ХП
Модуляторы — М	Амплитудные МА • Частотные МС • Фазовые МФ • Импульсные МИ • Прочие МП
Преобразователи — П	Частоты ПС • Фазы ПФ • Длительности ПД • Напряжения ПН • Мощности ПМ • Уровня (согласователи) ПУ • Код-аналог ПА • Аналог-код ПВ • Код-код ПР • Прочие ПП
Схемы задержки — Б	Пассивные БМ • Активные БР • Прочие БП
Схемы селекции и сравнения — С	Амплитудные (уровня сигнала) СА • Временные СВ • Частотные СС • Фазовые СВ • Прочие СП
Триггеры — Т	JK-типа ТВ • RS-типа (с раздельным запуском) ТР • D-типа ТМ • T-типа ТТ • Динамические ТД • Шмитта ТЛ • Комбинированные ТК • Прочие ТП
Усилители — У	Высокой частоты УВ • Промежуточной частотыУР • Низкой частоты УН • Импульсных сигналов УИ • Повторители УЕ • Считывания и воспроизведения УЛ • Индикации УМ • Постоянного токаУТ • Операционные и дифференциальные УД • Прочие УП
Фильтры — Ф	Верхних частотФВ • Нижних частотФН • ПолосовыеФЕ • РежекторныеФР • Прочие ФП
Формирователи — А	Импульсов прямоугольной формы АГ • Адресных токов (формирователи напряжений и токов) АА • Импульсов специальной формы АФ • Разрядных токов (формирователи напряжений и токов) АР • Прочие АП
Элементы арифметических устройств — И	РегистрыИР • СумматорыИМ • Полусумматоры ИЛ • СчётчикиИЕ • ШифраторыИВ • ДешифраторыИД • Комбинированные ИК • Прочие ИП
Элементы запоминающих устройств — Р	Матрицы-накопители ОЗУ РМ • Матрицы-накопители ПЗУРВ • Матрицы-накопители ОЗУ со схемами управленияРУ • Матрицы-накопители ПЗУ со схемами управления РЕ • ППЗУ с ультрафиолетовым стираниемРФ • Матрицы различного назначения РП

Тип корпуса
(ГОСТ 17467-72)

Тип 1 • Тип 2 • Тип 3 • Тип 4 •

Производители

Ангстрем • Алмаз • ВНИИС • ЕРЗ • ИРЗ • Интеграл • Полёт • МНИИПА • НИИЭТ • МЦСТ

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Компаратор» в других словарях:

КОМПАРАТОР — (фр. comparateur, от лат. comparere сравнивать). Аппарат для сравнения длины почти равных масштабов. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КОМПАРАТОР франц. comparateur, от лат. comparare, сравнивать.… … Словарь иностранных слов русского языка

компаратор — Средство сравнения, предназначенное для сличения мер однородных величин. Примеры 1. Рыжачные весы. 2. Компаратор для сличения нормальных элементов. [РМГ 29 99] компаратор Устройство, среда, объект, используемый для сравнения хранимых или… … Справочник технического переводчика

компаратор — а, м. comparateur. нем. Komparator &LT;лат. comparator сравнивающий. 1. Компаратор. Comparateur. Аппарат для сравнения длины почти равных масштабом. Михельсон 1877. Прибор, с помощью которого производится сравнение и проверка линейных мер. СИС… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

Компаратор — от лат. comparator сравнивающий прием, используемый в рекламе, основанный на подчеркивании преимуществ рекламируемого товара в сравнении с аналогичными, производимыми и продаваемыми другими фирмами. К. запрещен законодательствами ряда государств … Словарь бизнес-терминов

КОМПАРАТОР — (от лат. comparo сравниваю) измерительный прибор для сравнения измеряемой величины с эталоном (равноплечные весы, электроизмерительные потенциометры и др. приборы сравнения). Различают компараторы оптические, электрические, пневматические и др.… … Большой Энциклопедический словарь

КОМПАРАТОР — КОМПАРАТОР, измерительный прибор, используемый для осмотра изготовленного изделия с целью проверки его соответствия заданным параметрам, обычно путем прямого сопоставления, а иногда путем сравнения с эталонным образцом, с учетом принятых допусков … Научно-технический энциклопедический словарь

КОМПАРАТОР — (от лат. comparo сравниваю), прибор для сравнения измеряемых величин с мерами или шкалами (см. СРАВНЕНИЕ С МЕРОЙ). К. измеряют разность двух близких по величине одноимённых физ. величин, чем достигается высокая точность. Пример К. для измерений… … Физическая энциклопедия

КОМПАРАТОР — прибор для точного сравнения линейных мер. Во всех типах К. для точного измерения длин применяются микроскопы, передвигаемые микрометрическими винтами. Технический железнодорожный словарь. М.: Государственное транспортное железнодорожное… … Технический железнодорожный словарь

компаратор — сущ., кол во синонимов: 5 • блинккомпаратор (1) • миниметр (2) • радиокомпаратор … Словарь синонимов

компаратор — comparator Komparator вимірювальний прилад, що реалізує порівняння однорідних фізичних величин. Діє за принципом порівняння вимірюваної величини або характеристики (довжини, напруги, кольору тощо) з еталонною. К. є, напр., важільні терези,… … Гірничий енциклопедичний словник

Как работает пользовательский компаратор Python?

как работает компаратор

Это хорошо задокументировано :

Сравните два объекта x и y и верните целое число в соответствии с результатом. Возвращаемое значение является отрицательным, если Х < г, равна нулю, если Х == Y и строго положительным, если Х > У.

Вместо вызова функции cmp вы могли бы написать:

sum_a=sum(a[1])
sum_b=sum(b[1])
if sum_a < sum_b: 
   return -1
elif sum_a == sum_b:
   return 0
else:
   return 1

какие два значения передаются

Из ваших операторов печати вы можете видеть два передаваемых значения. Давайте рассмотрим первую итерацию:

((3, [1, 0, 0, 0, 1]), (2, [3, 4, 5]))

То, что вы печатаете здесь, — это кортеж (a, b), поэтому фактические значения, передаваемые в ваши функции сравнения, являются

a = (3, [1, 0, 0, 0, 1])
b = (2, [3, 4, 5]))

С помощью своей функции вы затем сравниваете сумму двух списков в каждом кортеже, которые вы обозначаете sum_a и sum_b в своем коде.

и сколько таких сравнений могло бы произойти?

Я думаю, что вы действительно спрашиваете: как работает сортировка, просто вызывая одну функцию?

Короткий ответ: он использует алгоритм Timsort и вызывает функцию сравнения O (n * log n) раз (обратите внимание, что фактическое количество вызовов равно c * n * log n, где c > 0).

Чтобы понять, что происходит, представьте себе, как вы сортируете список ценностей, скажем v = [4,2,6,3] . Если вы будете делать это систематически, вы можете сделать это:

начните с первого значения, с индекса i = 0
сравните v[i] с v[i+1]
Если v[i+1] < v[i], поменяйте их местами
увеличьте i, повторите от 2 до i == len(v) — 2
начните с 1 до тех пор, пока больше никаких свопов не произойдет

Итак, вы получаете, я =

0: 2 < 4 => [2, 4, 6, 3] (swap)
1: 6 < 4 => [2, 4, 6, 3] (no swap)
2: 3 < 6 => [2, 4, 3, 6] (swap)

Начать все заново:

0: 4 < 2 => [2, 4, 3, 6] (no swap)
1: 3 < 4 => [2, 3, 4, 6] (swap)
2: 6 < 4 => [2, 3, 4, 6] (no swap)

Начните снова — больше свопов не будет, так что остановитесь. Ваш список отсортирован. В этом примере мы пробежали список 3 раза, и там было 3 * 3 = 9 сравнений.

Очевидно, что это не очень эффективно-метод sort() вызывает вашу функцию компаратора только 5 раз. Причина в том, что он использует более эффективный алгоритм сортировки, чем простой, описанный выше.

Кроме того, поведение кажется очень случайным.

Обратите внимание, что последовательность значений, передаваемых вашей функции компаратора, в общем случае не определена. Однако функция сортировки выполняет все необходимые сравнения между любыми двумя значениями итерационной функции, которые она получает.

Создает ли он сортированный список ключей внутри себя, где он отслеживает каждое сделанное сравнение?

Нет, он не хранит список ключей внутри себя. Скорее всего, алгоритм сортировки по существу повторяет список, который вы ему даете. На самом деле он строит подмножества списков, чтобы избежать слишком большого количества сравнений — есть хорошая визуализация того, как алгоритм сортировки работает при визуализации алгоритмов сортировки: Python timsort by Aldo Cortesi

Компаратор на транзисторах схема — Морской флот

Для сравнения двух напряжений не обязательно обращаться к операционному усилителю. С подобной задачей вполне может справиться простая и дешевая схема компаратора на транзисторе, которая представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема компаратора на транзисторе.

Транзистор p-n-p типа сравнивает опорное напряжение на эмиттере с частью контролируемого напряжения, поданной на базу через резистивный делитель R1R2.

Когда напряжение на базе падает ниже опорного, транзистор открывается и выход компаратора (коллектор транзистора) переходит в состояние с высоким потенциалом. Такая схема может использоваться, например, для контроля напряжения батареи питания.

Как работает компаратор напряжения

Во многих описаниях компаратор сравнивается с обычными рычажными весами, как на базаре: на одну чашу кладется эталон – гири, а на другую продавец начинает подкладывать товар, например, картошку. Как только вес товара становится равным весу гирь, точнее чуть больше, чашка с гирями устремляется вверх. Взвешивание закончено.

То же самое происходит и с компаратором, только в этом случае роль гирь выполняет опорное напряжение, а в качестве картошки используется входной сигнал. Как только на выходе компаратора появляется логическая единица, то считается, что сравнение напряжений произошло. Вот это и есть то самое «чуть больше», которое в справочниках называется «пороговая чувствительность компаратора».

Проверка компаратора напряжения

Начинающие радиолюбители – электронщики часто спрашивают, как проверить ту или иную деталь. Для проверки компаратора какой-то сложной схемы собирать не надо. Достаточно на выход компаратора подключить вольтметр, а на входы подать регулируемые напряжения, и определить, работает компаратор или нет. И уж, конечно, будет совсем хорошо, если еще не забыть подать на компаратор напряжение питания!

Однако, при этом не следует забывать, что многие компараторы имеют выходной транзистор, у которого выводы коллектора и эммитера просто «висят в воздухе», о чем было рассказано в статье «Аналоговые компараторы». Поэтому, эти выводы надо соответствующим образом подключить. Как это сделать показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема подключения компаратора

На инверсный вход компаратора подано опорное напряжение, полученное с делителя R2, R3 из напряжения питания +5В. В результате на инверсном входе получается 2,5В. Предположим, что движок переменного резистора R1 находится в нижнем по схеме положении, т.е. напряжение на нем 0В. Такое же напряжение и на прямом входе компаратора.

Если теперь вращением движка переменного резистора R1 постепенно увеличивать напряжение на прямом входе компаратора, то при достижении 2,5В на выходе компаратора появится логическая 1, которая откроет выходной транзистор, зажжется светодиод HL1.

Если теперь движок R1 вращать в сторону уменьшения напряжения, то в определенный момент светодиод HL1, несомненно, погаснет. Это говорит об исправной работе компаратора.

Эксперимент можно несколько усложнить: измерить вольтметром напряжение на прямом входе компаратора, и зафиксировать при каком напряжении светодиод засветится, а при каком погаснет. Разница этих напряжений и будет гистерезисом компаратора. Кстати, некоторые компараторы имеют специальный вывод (pin) для регулировки величины гистерезиса.

Для проведения такого опыта понадобится цифровой вольтметр, способный «поймать» милливольты, многооборотный подстроечный резистор и изрядное терпение исполнителя. Если терпения для проведения такого эксперимента недостаточно, можно проделать следующий, куда более простой: поменять местами прямой и инверсный входы, и, вращая переменный резистор, понаблюдать, как ведет себя светодиод, т.е. выход компаратора.

На рисунке 1 показана просто структурная схема, поэтому номера выводов не указаны. При проверке реального компаратора придется разобраться с его цоколевкой (распиновкой). Далее будут рассмотрены некоторые практические схемы и приведено краткое описание их работы.

Часто в одном корпусе располагается несколько компараторов, два или четыре, что позволяет создавать различные устройства, не устанавливая на плате лишних микросхем. Компараторы могут быть независимы друг от друга, но в некоторых случаях имеют внутренние соединения. В качестве такой микросхемы рассмотрим сдвоенный компаратор MAX933.

Компаратор MAX933

В одном корпусе микросхемы «проживают» сразу два компаратора. Кроме собственно компараторов внутри микросхемы имеется встроенный источник опорного напряжения 1.182V. На рисунке он показан в виде стабилитрона, который уже подключен внутри микросхемы: к верхнему компаратору на инверсный вход, а к нижнему на прямой. Это позволяет легко создать многоуровневый компаратор по принципу «Мало», «Норма», «Много» (undervoltage/overvoltage detectors). Такие компараторы называются оконными, поскольку положение «норма» находится в «окне» между «мало» и «много».

Исследование компаратора программой Multisim

На рисунке 2 показано измерение опорного напряжения, произведенного с помощью программы – симулятора Multisim. Измерение проводится мультиметром XMM2, который показывает 1.182V, что полностью соответствует значению, указанному в Data Sheet компаратора. Вывод 5 HYST,- регулировка гистерезиса, в данном случае не используется.

С помощью переключателя S1 можно задавать уровень входного напряжения, причем, сразу на обоих компараторах: замкнутый переключатель подает на входы низкий уровень (меньше, чем опорное напряжение) как показано на рисунке 3, разомкнутому состоянию соответствует высокий уровень, – рисунок 4. Состояние выходов компараторов показываются мультиметрами XMM1, XMM2.

Комментарии к рисункам совсем излишни, – чтобы понять логику работы компараторов достаточно внимательно рассмотреть показания мультиметров и положение переключателя S1. Следует только добавить, что такую схему можно рекомендовать для проверки реального «железного» компаратора.

Схема проверки напряжения

Схема такого компаратора, показанного в Data Sheet, приведена на рисунке 5.

Для выходных сигналов пониженного напряжения (OUTA) и перенапряжения (OUTB) активным уровнем сигнала является низкий, о чем говорит подчеркивание сигналов сверху. Иногда для этих целей используется знак « – » или « / » перед названием сигнала. Эти сигналы можно назвать аварийными.

Сигнал POWER GOOD получается на выходе логического элемента И, когда оба сигнала аварии имеют уровень логической единицы. Активным уровнем сигнала POWER GOOD является высокий уровень.

Если хотя бы один из аварийных сигналов имеет низкий уровень, то сигнал POWER GOOD исчезнет,- станет тоже низким. Это лишний раз дает возможность убедиться, что логическая схема И для низких уровней является логическим ИЛИ.

Рисунок 5. Схема компаратора

Контролируемое входное напряжение подается через делитель R1…R3, величина резисторов которого рассчитывается с учетом диапазона контролируемых напряжений. Методика расчета приведена, даже с примером, в Data Sheet.

Для уменьшения дребезга во время переключения величина гистерезиса задается с помощью делителя R4, R5. Эти резисторы рассчитываются по формулам, также приведенным в Data Sheet. Для указанных на схеме значений, величина гистерезиса составляет 50mV.

Схема управления резервным питанием

Подобные схемы применяются, например, в системах сигнализации. Алгоритм работы этих схем достаточно прост. При пропадании сетевого напряжения охранная система переключается на работу от аккумуляторов, а при восстановлении сети вновь работает от блока питания, при этом осуществляется зарядка аккумуляторной батареи. Для осуществления такого алгоритма надо оценить, как минимум два фактора: наличие сетевого напряжения и состояние аккумулятора.

Функциональная схема управления показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Схема управления резервным питанием на одной микросхеме

Выпрямленное напряжение +9VDC через диод подается на стабилизатор напряжения, от которого питается охранное устройство. Делитель R1, R2 является в данном случае датчиком сетевого напряжения, за которым следит нижний по рисунку компаратор с выходом OUTA. Когда сетевое напряжение есть, и находится в пределах разумного, на выходе нижнего компаратора логическая единица, которая открывает полевой транзистор Q1, через который заряжается аккумулятор. Этот же сигнал управляет индикатором работы от сети.

В случае пропадания или понижения сетевого напряжения, на выходе компаратора появляется логический ноль, полевой транзистор закрывается, прекращается заряд аккумулятора, индикатор работы от сети гаснет или приобретает другой цвет. Возможно также еще и появление звукового сигнала.

Заряженный аккумулятор через коммутирующий диод подключается к стабилизатору, и работа устройства продолжается в автономном режиме. Но чтобы уберечь аккумулятор от полного разряда, за его состоянием следит другой компаратор,- верхний по схеме.

Пока аккумулятор еще не разряжен напряжение на инверсном входе компаратора B выше опорного, поэтому на выходе компаратора низкий уровень, что соответствует нормальному заряду батарей. По мере разряда напряжение на делителе R3, R4 падает, и когда станет ниже опорного, на выходе компаратора установится высокий уровень, что укажет на разряд аккумулятора. Чаще всего такое состояние индицируется назойливым писком прибора.

Схема выдержки времени

Показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема выдержки времени на компараторе

Работает схема следующим образом. При нажатии на кнопку MOMENTARY SWITCH конденсатор C заряжается до напряжения источника питания. Это приводит к тому, что напряжение на входе IN+ становится выше, чем опорное напряжение на входе IN-. Поэтому на выходе OUT устанавливается высокий уровень.

После отпускания кнопки конденсатор начинает разряжаться через резистор R , и когда напряжение на нем, а, следовательно, на входе IN+ упадет ниже опорного напряжения на входе IN-, на выходе компаратора OUT установится низкий уровень. При повторном нажатии на кнопку все повторяется еще раз.

Опорное напряжение на входе IN- устанавливается с помощью делителя из трех резисторов и при указанных на схеме номиналах составляет 100мВ. Этим же делителем устанавливается и гистерезис компаратора (HYST) в пределах 50мВ. Таким образом, конденсатор C разряжается до напряжения 100 – 50 = 50 мВ.

Ток потребления самого устройства невелик, не более 35 микроампер, в то время, как выходной ток может достигать 40 мА.

Выдержка времени рассчитывается по формуле R * C * 4.6 сек. В качестве примера можно привести расчет с такими данными: 2MΩ * 10µF * 4.6 = 92 сек. Если сопротивление указано в мегаомах, емкость в микрофарадах, то результат получается в секундах. Но это только расчетный результат. Фактическое время будет зависеть от напряжения источника питания и от качества конденсатора, от его тока утечки.

Несколько простых схем на компараторах

Основой схем, которые будут рассмотрены далее, является градиентное реле, – схема, реагирующая не на присутствие какого-либо сигнала, а на скорость его изменения. Одним из таких датчиков является фотореле, схема которого показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Схема фотореле на компараторе

Входной сигнал получается с делителя, образованного резистором R1 и фотодиодом VD3. Общая точка этого делителя через диоды VD1 и VD2 подключена к прямому и инвертирующему входу компаратора DA1. Таким образом, получается, что на прямом и инверсном входе одно и то же напряжение, т.е. разницы между напряжениями на входах нет. При таком состоянии на входах чувствительность компаратора близка к максимальной.

Чтобы изменить состояние компаратора потребуется разница напряжений на входах в единицы милливольт. Это примерно, как столкнуть мизинцем в пропасть, висящий на краю камень. А пока на выходе компаратора присутствует логический ноль.

Если вдруг изменилась освещенность, напряжение на фотодиоде тоже изменилось, предположим, что в сторону увеличения. Казалось бы, что вместе с этим изменится и напряжение на обоих входах компаратора, причем сразу. Поэтому, желаемой разницы напряжений на входах не получится, а, следовательно, и не изменится состояние выхода компаратора.

Все бы это было так, если не обращать внимания на конденсатор C1 и резистор R3. Благодаря этой RC цепочке, напряжение на инверсном входе компаратора возрастет с некоторой задержкой относительно прямого входа. На время задержки напряжение на прямом входе будет больше, чем на инверсном. В результате на выходе компаратора появится логическая единица. Эта единица будет удерживаться недолго, как раз на время задержки, обусловленной RC цепочкой.

Подобное фотореле используется в тех случаях, когда освещенность меняется достаточно быстро. Например, в охранных устройствах или датчиках готовой продукции на конвейерах, – устройство будет реагировать на прерывание светового потока. Еще один вариант, – это как дополнение к системе видеонаблюдения. Если направить фотодатчик на экран монитора, то он будет фиксировать изменение яркости и включать, например, звуковой сигнал, привлекая внимание оператора.

Рассмотренное фотореле очень просто превратить в датчик изменения температуры, например в пожарной сигнализации. Для этого достаточно заменить фотодиод на терморезистор. При этом номинал резистора R1 должен быть равен номиналу терморезистора (обычно указывается для температуры 25C°). Схема этого датчика показана на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема датчика измерения температуры на компараторе

Принцип и смысл работы совершенно такой же, как у описанного выше фотодатчика. Но в этой конструкции показано и простейшее выходное устройство, – это тиристор VS1 и реле K1. При срабатывании компаратора открывается тиристор VS1, которое включает реле K1.

Поскольку тиристор в данном случае работает в цепи постоянного тока, то даже при окончании управляющего импульса от компаратора тиристор останется открытым, а реле K1 включенным. Для отключения реле придется нажать кнопку SB1 либо просто обесточить всю схему.

Вместо терморезистора можно применить магниторезистор, например СМ-1, реагирующий, на магнитное поле. Тогда получится магниточувствительное градиентное реле. Магниторезисторы в прошлом XX веке применялись в клавиатурах некоторых ЭВМ.

Если применить другие датчики, то на базе градиентного реле можно легко изготовить совсем другие устройства, реагирующие на изменение электрического поля, на звуковые колебания. С помощью пьезодатчиков легко создать датчики удара, и сейсмических колебаний.

Достаточно просто с помощью компараторов получается преобразование «аналогового» сигнала в «цифровой». Подобная схема показана на рисунке 10.

Рисунок 10. Схема преобразования «аналогового» сигнала в «цифровой» с использованием компаратора

На рисунке 11 показана такая же схема, только полярность выходных импульсов у нее обратная по отношению к предыдущей. Это достигается просто другим включением входов.

Обе схемы преобразуют амплитуду входного сигнала в ширину выходного импульса. Такое преобразование достаточно часто используется в различных электронных схемах. Прежде всего, в измерительных приборах, импульсных блоках питания, цифровых усилителях.

Частотный диапазон устройств находится в пределе 5…200КГц, амплитуда входного сигнала в диапазоне 2…2,5В. При использовании германиевого диода преобразование амплитуды в ширину импульса начинается с уровня 80…90мВ, в то время как для кремниевого диода это значение составляет 250…270мВ.

Рабочая полоса частот устройства определяется номиналами конденсаторов C1, C2. Собранное из исправных деталей устройство не требует наладки и установки порога срабатывания.

Чтобы управлять компонентами электронных схем, используют разные приспособления, которые могут осуществлять настройку и разделять сигналы. Для быстрого сравнения нескольких различных импульсов принято использовать специальный компаратор с однополярным питанием.

Основные технические характеристики

Компаратором называется устройство, сравнивающее несколько напряжений и силу электрического тока, выдающее окончательный силовой сигнал, указывающее на наибольшее значение параметров и одновременно делающее точный расчет их соотношения. У изделия существует несколько аналоговых входов и один цифровой выход. Чтобы визуально отобразить сигнал, в устройстве применяется световой индикатор.

Несколько десятилетий назад применялся лишь интегрированный компаратор электрического напряжения, который принято называть высокоскоростным. Ему необходимо некоторое дифференциальное напряжение в обозначенном диапазоне, которое намного меньше, чем напряжение питающей сети. Подобные устройства не пропускают остальные внешние сигналы, находящиеся за диапазоном питающей сети.

Типы компараторов

Специалисты разделяют компараторы на такие типы:

аналоговые изделия;
компараторы на операционном усилителе.

Аналоговый компаратор

В данное время довольно часто применяется аналоговый компаратор, который оснащен специальным транзисторным входом. Входящий потенциал сигнала в устройстве имеет значение не меньше 0,4 вольта и никогда не увеличивается. Изделие часто делают очень быстрого реагирования, из-за чего входящий сигнал будет меньше указанного диапазона, например, 0,3 вольта. Зачастую подобный диапазон может ограничиваться лишь определенным входным напряжением на транзисторе.

Компаратор на операционном усилителе

Кроме простого устройства, еще изготавливают видеоспектральный компаратор на операционном усилителе. Такое изделие обладает довольно точной балансировкой разницы входного напряжения и большим сопротивлением сигнала на выходе. Из-за такого свойства, компаратор на операционном усилителе можно применять в низко проводимых электрических цепях с маленьким напряжением.

Другими словами, операционный усилитель частоты способен работать совместно с открытым контуром и используется как изделие небольшой производительности. В процессе работы, не инвертирующий вход имеет более высокое значение напряжения, нежели инвертирующий вход. Большое усиление сигнала, который выходит из усилителя, провоцирует выход маленького напряжения на входе устройства.

Если не инвертирующий вход спадает меньше инвертирующего, то сигнал на выходе способен насытиться при отрицательном уровне напряжения, но он будет проводить электрические импульсы. Значение напряжения на выходе операционного усилителя может ограничиваться лишь напряжением питающей сети. Вся электрическая цепь усилителя работает только в линейном режиме при отрицательном значении обратной связи. Этому способствует специальный хорошо сбалансированный источник питания. Практически вся аппаратура, которая работает вместе с компаратором, оборудована функцией фиксации полученной информации. Подобные электронные принципы не способны работать в схемах, в которых применяются плохо проводящие радиоэлементы и разомкнутые контуры.

Недостатки устройства на операционном усилителе

У компаратора с операционным усилителем есть такие недостатки:

Подобные усилители способны работать только в линейном режиме с отрицательным значением обратной связи. Однако операционные усилители довольно долго восстанавливаются.
Практически все усилители оборудованы специальным конденсатором для внутренней компенсации, который способен ограничить скорость увеличения напряжения на выходе для сигналов с большой частотой. Другими словами, подобная схема может задержать электрический импульс.
Устройство не обладает внутренним гистерезисом.

Обладая такими недостатками, компаратор для управления разными цепями применяется без операционного усилителя. Единственным исключением можно считать только генератор. Это устройство необходимо для различных процессов с ограничительным значением напряжения на выходе, которое способно осуществлять взаимодействие с цифровой логикой. Именно поэтому они применяются в разной термической аппаратуре. А также его используют, чтобы сравнивать электрические сигналы и сопротивления таких приборов, как стабилизатор или таймер.

Как работает компаратор

Чтобы наглядно показать принцип работы быстрого компаратора с гистерезисом, необходимо рассмотреть устройство с несколькими выходами.

Применяя аналоговый сигнал в первом входе, который принято называть не инвертируемым, и выходе, считающимся инвертируемым, изделие использует пару одинаковых сигналов разной полярности. Когда значение аналогового входа больше, чем у его выхода, то такой выход будет положительной полярности. Это должно включить подготовленный коллектор транзистора в его цепи, который и необходимо было запустить. Однако когда вход имеет отрицательную полярность, то электрический сигнал будет очень маленького значения, поэтому коллектор транзистора будет оставаться закрытым.

Почти всегда фазовый компаратор способен воздействовать на входы в схемах логических элементов, и поэтому работает по уровню напряжения питающей сети. Другими словами, это устройство способно преобразовывать аналоговый сигнал в цифровой формат. Подобный принцип работы помогает не уточнять значение нужного выходного сигнала, потому что устройство постоянно обладает захватом петли гистерезиса и конечным коэффициентом усиления.

Назначение и применение компаратора

Подобное изделие нашло применение в простых схемах персональных компьютеров, в которых необходимо быстро сравнивать сигналы напряжения входа. А также это может быть устройство для зарядки телефона или другого гаджета, электронные весы, датчик напряжения, микроконтроллер, таймер и подобные изделия. Иногда его используют в разных интегральных микросхемах, которые обязаны контролировать импульсы на входе, обеспечивать связь от источника импульса до места его назначения.

Наилучшим примером можно считать регулятор Шиммера, который способен работать в многоканальном режиме. Таким образом, он может сравнить большое количество электрических сигналов. А также этот компаратор используется для восстановления цифрового сигнала, который может искажать связь в зависимости от значения напряжения и расстояния до источника сигналов. Это устройство принято считать аналогом обычного компаратора, который обладает широкими функциональными возможностями и способен обеспечить измерение большого количества входящих электрических сигналов.

Сейчас выпускается специальный компаратор шероховатости. Подобное изделие может быстро определить качество поверхности, которая до этого момента была механически обработана. Использование такого устройства обосновано необходимостью определения допусков поверхности, которая подверглась обработке.

Компаратор Redstone

— официальная Minecraft Wiki

Компаратор красного камня — это блок, используемый в схемах красного камня для поддержания, сравнения или вычитания уровня сигнала или для измерения определенных состояний блока (в первую очередь, заполненности контейнеров).

Получение [править]

Breaking [править]

Компаратор красного камня можно мгновенно сломать любым инструментом, включая кулак игрока, и он выпадает как предмет.

Блок	Редстоун Компаратор
Твердость	0
Время отключения
По умолчанию	0.05

Компаратор красного камня удаляется и падает как предмет, если:

его крепежный блок перемещен, удален или уничтожен;
вода течет в его пространство; ‌ ^{[ Java Edition только ]}
: поршень пытается толкнуть его или перемещает блок в его пространство.

Если лава течет в пространство компаратора красного камня, компаратор красного камня уничтожается, но не падает как предмет.

Ремесло [править]

Компаратор из красного камня может быть размещен на вершине любого непрозрачного блока с твердой верхней поверхностью во всю высоту (включая перевернутые плиты и перевернутые лестницы).В Bedrock Edition компаратор также можно разместить на стенах и заборах. Для получения дополнительной информации о размещении на прозрачных блоках см. Непрозрачность / Размещение.

Компаратор из красного камня имеет переднюю и заднюю части — стрелка в верхней части компаратора указывает вперед. При размещении компаратор смотрит в сторону от игрока. Компаратор имеет два миниатюрных факела из красного камня сзади и один спереди. Задние фонари включаются, когда выход компаратора больше нуля (стрелка вверху также становится красной).Передний фонарь имеет два состояния, которые можно переключать с помощью компаратора:

Выключен и отключен (указывает, что компаратор находится в «режиме сравнения»)
Включен и включен (это означает, что компаратор находится в «режиме вычитания»)

Компаратор красного камня может принимать входной сигнал мощности с задней стороны, а также с обеих сторон. Боковые входы принимаются только от пыли красного камня, блоков красного камня, повторителей красного камня и других компараторов. Передняя часть компаратора красного камня — это его выход.

Для прохождения сигналов через компаратор красного камня, сзади или сбоку, требуется 1 такт красного камня (2 игровых такта или 0,1 секунды без задержки). Это касается изменения силы сигнала, а также простого включения и выключения. Компараторы Redstone обычно не реагируют на 1-тактовые колебания мощности или мощности сигнала — например, 1-тактовый вход рассматривается как всегда сбоку и всегда включен сзади.

Компаратор красного камня имеет четыре функции: поддерживать уровень сигнала, сравнивать уровень сигнала, вычитать уровень сигнала и измерять определенные состояния блоков (в первую очередь, заполненность контейнеров).

Поддерживать уровень сигнала [править]

Компаратор из красного камня без запитанных сторон выводит сигнал той же мощности, что и его задний вход.

Сравнить мощность сигнала [редактировать]

Компараторы в режиме сравнения.

Компаратор красного камня в режиме сравнения (передний фонарь выключен и отключен) сравнивает свой задний вход с двумя боковыми входами. Если любой боковой вход больше, чем задний вход, выход компаратора отключается. Если ни один из боковых входов не превышает задний вход, компаратор выводит сигнал той же силы, что и его задний вход.

Формула: Выход = Задний × ( Левый <= Задний И Правый <= Задний )

Вычесть уровень сигнала [править]

Компаратор красного камня в режиме вычитания (передний фонарь включен и включен) вычитает мощность сигнала верхнего бокового входа из уровня заднего входа.

Формула: Выход = макс ( сзади — макс ( слева , справа ), 0)

Например: если уровень сигнала равен 6 на левом входе, 7 на правом входе и 4 сзади, выходной сигнал имеет мощность макс (4 — макс (6, 7), 0) = макс. (4-7, 0) = макс (-3, 0) = 0 .

Если уровень сигнала равен 9 сзади, 2 на правом входе и 5 на левом входе, выходной сигнал имеет мощность макс (9 — макс (2, 5), 0) = макс (9- 5, 0) = 4 .

Измерение состояния блока [редактировать]

Компаратор красного камня может измерять заполненность сундука, а также другие состояния блока, даже через блок.

Компаратор красного камня обрабатывает определенные блоки за ним как источники питания и выдает мощность сигнала, пропорциональную состоянию блока. Компаратор может быть отделен от измеряемого блока сплошным блоком.Однако в Java Edition , если сплошной блок запитан до уровня сигнала 15, то компаратор выдает 15 независимо от заполнения контейнера. ^[1]

Контейнеры [править]

Минимальные позиции для мощности сигнала контейнера
Контейнеры
Общее количество слотов	3	5	9	27	54	1
Уровень мощности	Количество позиций					Музыкальный диск
0	0	0	0	0	0	Музыкальный диск не вставлен
1	1	1	1	1	1	«13»
2	14	23	42	1с 60	3с 55	«кот»
3	28	46	1с 19	3с 55	7с 46	«блоков»
4	42	1с 5	1с 60	5с 51	11с 37	«чирикать»
5	55	1с 28	2с 37	7с 46	15 с 28	«далеко»
6	1с 5	1с 51	3с 14	9с 42	19 с 19	«ТЦ»
7	1с 19	2с 10	3с 55	11с 37	23с 10	«меллохи»
8	1с 32	2с 32	4с 32	13с 32	27с	«сталь»
9	1с 46	2с 55	5с 10	15 с 28	30 с 55	«strad»
10	1с 60	3с 14	5с 51	17с 23	34с 46	«палата»
11	2с 10	3с 37	6с 28	19 с 19	38с 37	«11»
12	2с 23	3с 60	7с 5	21с 14	42с 28	«подождите»
13	2с 37	4с 19	7с 46	23с 10	46с 19	«Свинка»
14	2с 51	4с 42	8с 23	25с 5	50-е годы 10	—
15	3с	5s	9с	27с	54с	—

Использование компаратора красного камня для измерения состояния контейнера выдаст мощность сигнала, пропорциональную степени заполнения контейнера (0 для пустого, 15 для полного и т. Д.).

Контейнеры, которые можно измерить с помощью компаратора, включают:

Вообще говоря, мощность выходного сигнала компаратора представляет собой среднюю заполненность слотов в зависимости от того, сколько из этих элементов образуют полный стек (64, 16 или 1 для элементов, не складываемых в стек).

Минимальная мощность элементов для уровня сигнала контейнера Таблица (справа) показывает минимальное количество из 64 элементов, складываемых в стек, необходимое для создания сигналов разной мощности от каждого типа контейнера. Цифры, за которыми следует «s», указывают количество обычных эквивалентов с 64 стеками («s») и дополнительных элементов, меньших, чем требуется стопка.Для предметов, которые складываются максимум в 16 (снежки, знаки, жемчужины края и т.д.), нормальное значение должно быть разделено на 4, каждая единица равна 4. Пример: 3 жемчужины края * 4 = 12 обычных штабелируемых элементов. Каждый элемент, не складываемый в стек, считается одним полным стеком (64).

Например, для получения сигнала мощностью 10 от бункера требуется эквивалент 3 полных стеков плюс еще 14 элементов, или всего 206 элементов, если все они складываются в 64.

Когда компаратор измеряет большой сундук или большой сундук с ловушкой, он измеряет весь большой сундук (54 ячейки), а не только половину непосредственно за компаратором.Сундук или сундук-ловушка, который нельзя открыть (либо потому, что над ним есть непрозрачный блок, оцелот или кошка) всегда дает результат 0, независимо от того, сколько предметов находится в контейнере — коробки шалкера всегда можно измерить, даже если они не могут открыться.

Расчет мощности сигнала по элементам

Когда контейнер пуст, вывод отключен.

Когда он не пустой, мощность выходного сигнала рассчитывается следующим образом:

 мощность сигнала = этаж (1 + ((сумма заполнений всех слотов) / (количество слотов в контейнере)) * 14)

 заполненность слота = (количество предметов в слоте) / (максимальный размер стопки для этого типа предметов)

Пример: 300 блоков в дозаторе (который имеет 9 слотов) ), где каждый блок складывается максимум до 64, выдает выходной сигнал с силой сигнала 8:

1 + ((300 элементов / 64 элемента в слоте) / 9 ячеек) * 14 = 8.292, эт 8

Обратите внимание, что не складываемый элемент считается полным слотом (1 предмет в слоте с максимальным размером стопки 1: 1/1 = 1.0), а предметы, которые складываются до 16 (например, жемчуг Края, снежки и яйца) аналогично считается полным слотом на 16.

Расчет элементов по силе сигнала

В схемах красного камня может быть полезно использовать контейнеры с компараторами для создания сигналов определенной силы. Количество элементов, необходимых в контейнере для получения сигнала желаемой силы, рассчитывается следующим образом:

 требуемых элементов = макс (желаемая мощность сигнала, округление ((общее количество слотов в контейнере * 64/14) * (желаемый сигнал сила - 1)))

Пример: Чтобы использовать печь (которая имеет 3 слота) для создания сигнала силы 9, игрокам нужно 110 предметов:

макс (9, (3 * 64/14) * (9-1)) = 109.714, округляем вверх 110

Разное [править]

Компараторы, используемые для измерения контейнеров.

Некоторые неконтейнерные блоки можно также измерить с помощью компаратора красного камня:

Улей и пчелиное гнездо

Улей или гнездо выдает мощность сигнала, равную количеству меда в улье / гнезде.

Торт

Торт выводит мощность сигнала относительно количества оставшегося торта. Каждый срез соответствует уровню сигнала 2, всего 7 срезов, на выходе 14 для полного торта.

Котел

Котел выдает сигнал разной силы в зависимости от количества воды внутри. От полностью пустого до полностью заполненного, выходные значения равны 0, 1, 2 и 3. Если лава находится внутри, сила всегда будет 1‌ ^{[ожидается : JE 1.17 ]} или 3‌ ^{[ Bedrock Edition только ]}

Уровень сигнала композитора

Компостер

Компостер выдает сигнал разной мощности в зависимости от внутреннего уровня.От полностью пустого до полностью заполненного, выходные значения: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8.

Командный блок

Командный блок хранит «счетчик успешных» последняя выполненная команда, которая представляет, сколько раз успешно выполнялась последняя использованная команда этого командного блока. «Успех» определяется условиями успеха команды: если в чате возвращается красное сообщение об ошибке, команда не была успешной.

Большинство команд могут быть успешными один раз за выполнение, но некоторые команды (например, те, которые принимают игроков в качестве аргументов) могут быть успешными несколько раз, и компаратор выводит количество успешных попыток (максимум 15 при отправке в пыль красного камня, но в коде может достигать 32-битного целочисленного предела и может использоваться в хитростях без пыли красного камня с этими значениями).

Командный блок продолжает хранить счетчик успехов последней выполненной команды до тех пор, пока он не выполнит свою команду снова, таким образом, компаратор продолжает выводить сигнал той же мощности даже после того, как командный блок больше не активируется (он не выключаются при отключении сигнала на командный блок).

Датчик дневного света

Датчик дневного света выдает уровень сигнала, который изменяется в зависимости от времени дня (или времени ночи, если он инвертирован).

Конечный фрейм портала

Конечный фрейм портала выводит полный сигнал 15, если он содержит окошко конца, и ноль в противном случае.

Компаратор может измерять наличие и вращение содержимого фрейма элемента.

Фрейм элемента

Компаратор может измерять состояние содержимого фрейма элемента. Компаратор фрейма элемента выводит 0, если фрейм элемента пуст, или от 1 до 8 для любого элемента в зависимости от его поворота: 1 при первоначальном размещении, плюс 1 для каждого поворота на 45 °, максимум 8.

Для фрейма элемента, содержащего карту, единица вращения составляет 90 ° вместо 45 °, но компаратор по-прежнему выводит уровни мощности от 1 до 8. Требуется два полных оборота, чтобы перебрать все выходы компаратора, и каждый Ориентация карты соответствует двум выходным уровням, которые различаются на 4.

Компаратор должен быть размещен за блоком, к которому прикреплена рамка предмета, лицом от рамки предмета. Блок должен быть целым, а раму предмета нельзя погружать в воду.Наличие знака в том же блоке, что и фрейм элемента, также не позволит фрейму посылать сигнал. диск в данный момент воспроизводится. См. Таблицу «Минимум для уровня сигнала контейнера » выше.

Кафедра

Кафедра выводит мощность сигнала, которая зависит от того, на какой странице в данный момент находится игрок (например.грамм. книга с 15 страницами обеспечивает 1 уровень красного камня на страницу, или книга с 5 страницами излучает 3 уровня сигнала на страницу).

Якорь возрождения

Якорь возрождения выводит уровень сигнала 0, 3, 7, 11 или 15, в зависимости от «заряженного» значения.

Датчик Sculk ‌ ^{[ в ближайшее время: JE 1.17 и BE 1.17 ]}

Датчик Sculk выдает мощность сигнала в зависимости от типа обнаруженной вибрации.

Цель

Цель выводит мощность сигнала в зависимости от точности стрелки по направлению к центру цели.

Generic [править]

Java Edition :

Bedrock Edition:

Звук	Источник	Описание	ID пространства имен	Громкость	Шаг
?	Блоки	После того, как блок сломался	`выкопать.дерево`	1,0	0,8
?	Блоки	Падение на блок с повреждением при падении	`Пад. Дерево`	0,4	1,0
?	Блоки	Пока блок ломается	`hit.wood`	0,23	0,5
?	Блоки	Прыжки с блока	`Прыжок.дерево`	0,12	1,0
?	Блоки	Падение на блок без повреждений при падении	`земля. Дерево`	0,18	1,0
?	Блоки	Ходьба по блоку	`ступенька. Дерево`	0,3	1,0
?	Блоки	При установке блока	`используйте дерево`	1.0	0,8

Уникальный [править]

Java Edition :

Значения данных [редактировать]

ID [редактировать]

Java Edition :

Имя	ID пространства имен	Форма	Ключ трансляции
Redstone Comparator	`компаратор`	Block & Item	`block.minecraft.comparator`

Bedrock Edition:

Redstone Comparator	ID с пространством имен	Числовой идентификатор	Форма	Ключ трансляции
Блок без питания	`unpowered_comparator`	`149`	Блок плитки	`.unpowered_comparator.name`
Активный блок	`powered_comparator`	`150`	Блок	`tile.powered_comparator.name`
Элемент	`компаратор25 905`	`item.comparator.name`

Имя	ID сохранения игры
Блок сущности	`Компаратор`

Метаданные [править]

В Bedrock Edition компараторы красного камня используют следующие значения данных: Данные блока компаратора красного камня определяют его ориентацию, режим и состояние питания.

Биты	Значения
0x1 0x2	Двухбитовое поле, хранящее значение от 0 до 3, определяющее ориентацию компаратора красного камня: 0: Лицом на север. 1: Лицом на восток. 2: Лицом на юг. 3: Лицом на запад.
0x4	Установите, если в режиме вычитания (передний резак включен и включен).
0x8	Установить, если запитано (на любом уровне мощности).

Состояния блока [править]

Java Edition :

Имя	Значение по умолчанию	Допустимые значения	Описание
лицом	`север`	`восток` `север` `юг` `запад`	Направление со стороны выхода на вход стороны или компаратора, противоположно направлению, в котором смотрит игрок при установке компаратора.
режим	`сравнить`	`сравнить` `вычесть`	Задает текущий режим компаратора красного камня.
с питанием	`ложь`	`ложь` `правда`	Истина, если питание компаратора Redstone подается.

Bedrock Edition:

Имя	Значение по умолчанию	Допустимые значения	Описание
направление	`0`	`0` `1` `2` `3`	Направление от выхода со стороны к входу со стороны 40 или компаратора, противоположно направлению, в котором смотрит игрок при установке компаратора.
output_lit_bit	`0`	`0` `1`	Истинно, если компаратор Redstone включен.
output_subtract_bit	`0`	`0` `1`	Задает текущий режим компаратора Redstone.

Данные блока [редактировать]

Компаратор красного камня имеет связанный с ним объект блока, который содержит дополнительные данные о блоке.

Блок данных объекта
- OutputSignal: Представляет силу аналогового выходного сигнала этого компаратора красного камня.

История [править]

В этом разделе отсутствует информация о влиянии ли MC-50242 на компараторы ?. Пожалуйста, разверните раздел, чтобы включить эту информацию. Более подробная информация может быть на странице обсуждения.

Для более подробной информации об изменениях в текстурах и моделях повторителя, включая набор визуализаций для каждой комбинации состояний, см. / История активов

Java Edition

24 ноября 2012 г. Джеб заявил, что в Minecraft может быть «конденсатор».

27 декабря 2012 г. Dinnerbone опубликовал фотографии первой версии «компаратора», заявив, что это замена идеи «конденсатора» с переменными альтернативными входами.

2 января 2013 г. Dinnerbone опубликовал еще одну фотографию компаратора. Сама картинка показывает цифро-аналоговый преобразователь, использующий компаратор в качестве основного блока.

1.5 13w01a Добавлены компараторы красного камня.

Компараторы Redstone имеют нулевую задержку.

13w01b Задержка в 1 игровой тик (¹ ⁄ ₂ тик красного камня) теперь добавлена в компараторы красного камня для исправления ошибок.

Добавлена возможность измерения контейнеров в компараторах красного камня.

13w02a Внешний вид компараторов из красного камня был изменен - верхняя текстура изменилась, чтобы показать кварц в середине, а по бокам теперь используется текстура гладкого камня, а не текстура стороны гладкой каменной плиты.

Алгоритм измерения контейнеров теперь изменен, так что компараторы красного камня выдают сигнал, когда в контейнере находится всего 1 предмет.

13w02b Компараторы Redstone теперь обрабатывают большие сундуки как единый контейнер.

13w03a Компараторы Redstone теперь выводят количество успешных командных блоков.

Компараторы Redstone теперь измеряют контейнерные вагонетки на направляющих детектора.

13w04a Компараторы Redstone теперь измеряют музыкальные автоматы.

13w05a Компараторы Redstone больше не вызывают постоянные обновления блоков. Теперь задержка согласована, и боковой вход больше не вызывает импульсный выход.

Блок 150 ( powered_comparator ) больше не используется; Состояние питания теперь представлено битом 8s в блоке 149 ( unpowered_comparator ).

13w05b Задержка компаратора редстоуна теперь изменена с 1 игрового тика (1/2 тика красного камня) на 2 игровых тика (1 тик красного камня).

13w09c Сила сигнала красного камня от компаратора красного камня рядом с пивоваренным стендом с 3 бутылками с водой в нем теперь такая же, как у одного с 3 бутылками с водой и 1 ингредиентом в нем.

1.6.1 13w18a Компараторы Redstone теперь измеряют котлы и концевые портальные рамы.

1,8 14w04a Компараторы Redstone теперь измеряют рамки элементов.

14w10a Резаки под компараторами из красного камня были укорочены, что изменило внешний вид нижней части с на.

14w25a Горелки на компараторах теперь подвержены влиянию окружающей среды.

Компараторы, установленные в режим вычитания, по-видимому, также получают питание независимо от входящей мощности. Модель только вычитания все еще существует и может быть реализована с помощью / setblock .

14w25b Теперь передний резак с приводом в режиме вычитания опускается ниже.

Компараторы, настроенные на ручное вычитание, теперь снова отображаются нормально.

14w28a Компараторы Redstone теперь измеряют лепешки.

1,9

15w42a

С добавлением слота для горючего порошка, варочные стойки теперь имеют 5 слотов вместо 4. Их исходные сравнительные значения мощности компараторов Redstone перечислены ниже:

Исходные значения
0: 0 1: 1 2: 19 3: 37 4: 55 5: 1 с 10 6: 1 с 28 7: 1с 46 8: 2с 9: 2с 19 10: 2с 37 11: 2с 55 12: 3с 10 13: 3с 28 14: 3с 46 15: 4s

15w47a Боковые входы компараторов Redstone теперь получают питание от блоков Redstone.

1,13 17w47a Все 3 идентификатора для компаратора Redstone теперь объединены в один идентификатор: компаратор .

Компараторы Redstone теперь отображают нижнюю сторону, а нижняя сторона изменена с на.

До The Flattening числовые идентификаторы этих блоков были 149 и 150, а также 404 элемента.

1.14 18w43a Текстуры компараторов Redstone были изменены.

19w02a Компараторы Redstone теперь измеряют кафедры.

19w03a Компараторы Redstone теперь измеряют компостеры.

19w12b Компараторы Redstone теперь можно размещать на стекле, льду, светящемся камне и морских фонариках.

1,15 19w34a Компараторы Redstone теперь измеряют количество меда внутри пчелиных ульев и пчелиных гнезд.

1,16 20w06a Способ вычисления входных сигналов компараторов красного камня теперь изменен.

20w11a Изменения в способе вычисления входных сигналов компараторов красного камня из 20w06a теперь отменены.

20w16a Компараторы Redstone теперь измеряют музыкальные диски Pigstep в музыкальных автоматах.

Предстоящая версия Java Edition

1.17 20w45a Компараторы Redstone теперь измеряют котлы лавы.

20w46a Компараторы Redstone теперь измеряют котлы для порошкового снега.

Pocket Edition Alpha

v0.14.0 build 1 ^{[ verify ]} Добавлены компараторы красного камня.

Pocket Edition

1.0.0 alpha 0.17.0.1 Компараторы Redstone теперь измеряют концевые портальные рамы.

1.0.5 alpha 1.0.5.0 Компараторы Redstone теперь выводят количество успешных командных блоков.

1.1.0 alpha 1.1.0.0 Компараторы Redstone теперь измеряют коробки шалкера.

Bedrock Edition

1.2.0 beta 1.2.0.2 Компараторы Redstone теперь измеряют музыкальные автоматы.

Компараторы Redstone теперь отображают свою нижнюю сторону, которая изменила их нижнюю сторону с на

1.10.0 beta 1.10.0.3 Текстуры компараторов Redstone были изменены.

1.11.0 beta 1.11.0.1 Компараторы Redstone теперь измеряют коптильни, доменные печи, кафедры и компостеры.

Legacy Console Edition

TU19 CU7 1.12 Патч 1 1.0.1 ^{[ verify ]} Добавлены компараторы Redstone.

TU31 CU19 1.22 Patch 3 Компараторы Redstone теперь могут измерять рамки элементов.

1,90 ^{[ проверить ]} Текстуры компараторов красного камня были изменены.

New Nintendo 3DS Edition

0.1.0 ^{[ проверить ]} Добавлены компараторы красного камня.

Редстоун компаратор "предметы" [править]

В этом разделе отсутствует информация о

История Bedrock Edition (добавление, внесены изменения)
Функциональность Pick Block.

Пожалуйста, разверните раздел, чтобы включить эту информацию. Более подробная информация может быть на странице обсуждения.

Java Edition
1.5	13w01a	Компараторы Redstone имеют дополнительные, недоступные формы элементов, соответствующие их идентификаторам блоков, которые используют текстуру стороны гладкой каменной плиты. Их можно получить с помощью команды `/ give` или редакторов инвентаря с числовыми идентификаторами элементов 149 и 150.
1.5	13w02a	После реформ хранения текстур элементы компаратора теперь используют соответствующие верхние текстуры компаратора, что делает элементы различимыми.
?		Оба элемента называются tile.comparator.name.
1.7.2	13w37a	Прямые формы предметов компараторов красного камня были удалены из игры. Они больше не могут существовать как предметы, только как размещенные блоки.

Проблемы, связанные с «Redstone Comparator», поддерживаются в системе отслеживания ошибок. Сообщайте о проблемах здесь.

Компараторы специально разработаны Mojang так, чтобы они не выделяли частицы красного камня при включении, в отличие от фонарей и повторителей красного камня.^[2]

Ссылки [править]

Может ли кто-нибудь помочь мне разобраться в компараторах? : redstone

В основном компаратор имеет два режима: режим сравнения и режим вычитания. Сравнение - это когда передний фонарь выключен, а вычитание - когда он включен. В режиме сравнения боковой ввод сравнивается с обратным вводом. Если задний вход больше бокового, сигнал продолжается без изменений. Если боковой вход больше или равен заднему входу, сигнал не проходит.

В режиме вычитания все становится немного сложнее. Если задний вход выше, сигнал, который проходит, - это сила спины минус сторона (отсюда вычитание). Если боковой вход больше, он точно такой же, как и раньше: сигнал не проходит.

Главное, для чего я использую компараторы, - это измерение количества элементов в чем-то. Компаратор излучает сигнал, если контейнер с предметом находится либо непосредственно за ним, либо если между ними есть один сплошной блок.В моем мире у меня есть лифт для предметов, подключенный к сундуку, так что я могу просто воткнуть что-то в сундук и вернуться к добыче полезных ископаемых (и не беспокоиться о потере своих предметов на обратном пути на мою базу). Этот лифт для предметов подает в бункер над рельсом вагонеток. У меня есть компаратор, подключенный к этому бункеру, так что, когда предмет входит в него, излучается сигнал, который отправляет вагонетку вниз, чтобы забрать предмет.

Еще я использую для ночного освещения. У меня есть компаратор, подключенный к сундуку, который заполнен 12 стопками грязи (что дает мне желаемую силу сигнала).Боковой вход компаратора - датчик дневного света. Большую часть дня сигнал от датчика дневного света сильнее, чем сигнал от груди, поэтому он предотвращает попадание любой энергии на свет. Незадолго до заката сигнал датчика дневного света ослабевает настолько, что становится меньше, чем у сундука. Это означает, что теперь сигнал может пройти, и огни включаются на ночь (они снова выключаются сразу после восхода солнца, когда сигнал датчика снова становится сильным).

Надеюсь, это помогло; Я считаю, что использование примеров Minecraft обычно более понятно, чем объяснение, связанное с электрикой / компьютерной инженерией.Если вам понадобятся фотографии моих примеров, я с радостью предоставлю!

Redstone: повторитель и компараторы | Майнкрафт 101

Повторители и компараторы Redstone

Эти два блока похожи друг на друга, но выполняют совершенно разные функции в схемах из красного камня.

Повторители

Redstone являются важными компонентами любой системы Redstone Minecraft. Они выполняют несколько функций.

Они позволяют току проходить только в одном направлении.
Повторитель имеет стрелку вверху; Ток красного камня может проходить только в этом направлении: внутрь и наружу спереди.Нет передачи в стороны, вверх или вниз, что очень полезно, когда вы пытаетесь разместить провода в ограниченном пространстве.
Они усиливают ток, чтобы расширить его диапазон.
Независимо от силы тока, идущего сзади, сигнал, который выходит спереди, достаточно силен, чтобы пройти 15 блоков. Таким образом, вы можете удлинить провод, насколько хотите, при условии, что каждый 16-й блок является повторителем.
Это усиление означает, что размещение ретранслятора на конце провода из красного камня, где он встречается со своей целью, обеспечивает полную мощность, а не слабую мощность.
Они вводят задержку.
Щелчок правой кнопкой мыши на репитере перемещает один из маленьких фонариков и регулирует продолжительность задержки, вызываемой, когда сигнал проходит через репитер: есть 4 позиции, соответствующие 0,1, 0,2, 0,4 и 0,4 секунды. Эти задержки могут быть полезны при установке сроков для всех видов изобретений.
Два ретранслятора, помещенные вместе, могут действовать как защелка.
Если у ретранслятора есть другой ретранслятор с питанием, указывающий на него сбоку, то его выходной статус фиксируется на месте и не реагирует на изменения на входе.Это не так сложно, как кажется: посмотрите картинки!

Это простая установка ретранслятора с защелкой, с двумя ретрансляторами, один направлен сбоку от другого. Когда рычаг возле камеры активирован, ток проходит через повторитель A и зажигает лампу. Однако при включении ретранслятора B ретранслятор A превращается в защелку. Теперь, покачивание рычага возле камеры ничего не делает с лампой. Ретранслятор А заблокирован в положении ВЫКЛ. Точно так же, если ток был включен, когда ретранслятор A был заблокирован, он останется включенным, даже если рычаг выключен (или снят).

Компараторы похожи на повторители, но у них есть совсем другие функции.

Рецепт крафта также похож, за исключением того, что вам понадобится кусок кварца Пустоты.

Вот краткое изложение того, что можно делать с компаратором:

Подобно повторителю, компаратор позволяет току проходить через него только в одном направлении: внутрь сзади, наружу спереди, что отмечено стрелкой вверху.

В отличие от ретранслятора сигнал не задерживается и не усиливается.

Сравнение силы тока

Как следует из названия, компаратор может сравнивать силу двух токов. Он сравнивает основной сигнал , который он получает через заднюю часть (основание стрелки), с сигналом, который он проходит через боковую часть, и отправляет его на выходе через переднюю часть.

Нормальный режим

Сигнал, поступающий сзади, будет передан через переднюю часть, если он больше, чем сигнал, поступающий через сторону. Если ретранслятор получает сигнал с обеих сторон, он просто использует тот, который является самым сильным, и игнорирует другой.

Мощность основного сигнала не изменится.

Режим вычитания

Если щелкнуть компаратор правой кнопкой мыши, он перейдет в режим вычитания. Об этом свидетельствует то, что на передней панели загорается один из трех факелов из красного камня (маленький).

В режиме вычитания компаратор работает так же, как описано выше, за исключением того, что токовый выход на передней панели равен основному входу минус боковой вход. Иными словами, сила основного тока, который проходит через, будет уменьшена силой бокового тока (до нуля, если боковой ток больше основного тока.)

A: основной сигнал сильнее, чем побочный, потому что он не прошел так далеко: сигнал проходит.
B: основной сигнал слабее бокового сигнала, поэтому он не проходит.
C: в режиме вычитания, хотя основной сигнал сильнее, из него вычитается побочный сигнал, так что ток, который проходит через него, слишком слаб, чтобы достигнуть конца провода.

Отчетность о заполненности контейнеров

Если основание компаратора расположить напротив контейнера (ящик, печь, бункер, капельница, дозатор, подставка для заваривания или музыкальный автомат), то он будет выдавать ток с силой, которая зависит от того, насколько заполнен контейнер.Это можно использовать, чтобы проверить, пуст ли контейнер, или сравнить, насколько полны два разных контейнера.

В этой роли компараторы

также могут работать как в нормальном режиме, так и в режиме вычитания, что позволяет выполнять всевозможные сложные вычисления для установки пороговых значений для сравнения.

Эта установка сравнивает, сколько вещей находится в каждом сундуке, и посылает сигнал, если в том, что слева, больше.

Как сила сигнала соотносится с заполнением контейнера?

Это довольно сложно, так как у каждого типа контейнера разное количество слотов, и разные предметы могут складываться по-разному.Выходной ток равен 0 для полностью пустой емкости и 15 для полной.

Стенд для заваривания имеет 3 слота для бутылок, и бутылки не складываются друг в друга, поэтому каждая бутылка имеет одну треть максимальной мощности сигнала, т.е. По 5 штук.

Большой сундук может вместить 3456 любых блоков, которые могут складываться до 64 предметов на слот, поэтому каждый предмет стоит намного меньше, чем бутылки в пивоварне! Предметы, которые не складываются, такие как инструменты или лодки, считаются за всю стопку, а полная стопка из 16 яиц стоит столько же, сколько полная стопка из 64 чего-то.

Усилители

в качестве компараторов? | Аналоговые устройства

В. Что такое компаратор? Чем он отличается от операционного усилителя?

A. Основная функция компаратора с высоким коэффициентом усиления состоит в том, чтобы определить, является ли входное напряжение выше или ниже опорного напряжения, и представить это решение как один из двух уровней напряжения, установленных предельными значениями выхода. Компараторы имеют множество применений, в том числе: идентификация полярности, 1-битное аналого-цифровое преобразование, управление переключателем, генерация прямоугольных / треугольных волн и генерация фронтов импульсов.

В принципе, для выполнения этого простого решения можно использовать любой усилитель с высоким коэффициентом усиления. Но «дьявол кроется в деталях». Итак, есть некоторые основные различия между устройствами, разработанными как операционные усилители, и устройствами, предназначенными для работы в качестве компараторов. Например, для использования с цифровой схемой многие компараторы имеют выходы с защелкой, а все разработаны так, чтобы иметь выходные уровни, совместимые с цифровыми спецификациями уровня напряжения. Есть еще несколько важных для дизайнеров отличий - они будут обсуждаться здесь.

В. При каких обстоятельствах можно пойти в любую сторону?

A. Усилители следует рассматривать для использования в качестве компараторов в приложениях, где необходимы малое смещение и дрейф, а также низкий ток смещения - в сочетании с низкой стоимостью. С другой стороны, существует много конструкций, в которых усилитель не может рассматриваться как компаратор из-за его длительного времени восстановления после выходного насыщения, большой задержки распространения и неудобства обеспечения совместимости его выхода с цифровой логикой.Кроме того, вызывает беспокойство динамическая стабильность.

Однако есть преимущества в стоимости и производительности при использовании усилителей в качестве компараторов - если их сходства и различия четко осознаются, и приложение может выдерживать, как правило, более низкую скорость усилителей. Никто не может утверждать, что усилитель будет служить заменой компаратора во всех случаях - но для ситуаций с низкой скоростью, требующих очень точного сравнения, производительность некоторых новых усилителей не может сравниться с характеристиками компараторов, имеющих больший шум и компенсировать.В некоторых приложениях с медленно меняющимися входами шум будет вызывать быстрое переключение выходов компаратора вперед и назад (см. «Устранение нестабильности компаратора с помощью гистерезиса», Analog Dialogue , Volume 34, 2000). Кроме того, можно сэкономить на стоимости или ценной печатной плате (PCB) в приложениях, где можно использовать двойной операционный усилитель вместо операционного усилителя и компаратора, или в конструкции, где три из четырех усилителей в пакет quad уже зафиксирован, и необходимо сравнить два сигнала постоянного тока или медленно меняющиеся сигналы.

В. Можно ли использовать этот четвертый усилитель в качестве компаратора?

A. Это вопрос, который сегодня задают нам многие разработчики систем. Было бы бессмысленно покупать четырехканальный операционный усилитель, использовать только три канала, а затем покупать отдельный компаратор - если действительно этот усилитель можно было бы просто использовать для функции сравнения. Однако будьте ясны, что усилитель не может использоваться в качестве компаратора во всех случаях. Например, если приложение требует сравнения сигналов менее чем за микросекунду, добавление компаратора, вероятно, является единственным выходом.Но если вы понимаете внутренние архитектурные различия между усилителем и компаратором и то, как эти различия влияют на производительность этих микросхем в приложениях, вы сможете получить неотъемлемую эффективность от использования одного чипа.

На этих страницах мы опишем параметрические различия между этими двумя ветвями технологии усилителей IC и дадим полезные советы по использованию усилителя в качестве компаратора.

В. Так чем же отличаются усилители и компараторы?

А. В целом операционный усилитель (операционный усилитель) оптимизирован для обеспечения точности и стабильности (как постоянного, так и динамического) для указанного линейного диапазона выходных значений в прецизионных схемах с обратной связью. Однако, когда усилитель с разомкнутым контуром используется в качестве компаратора с его выходами, колеблющимися в пределах своих пределов, его внутренняя компенсационная емкость, используемая для обеспечения динамической стабильности, заставляет выходной сигнал медленно выходить из насыщения и нарастать в своем диапазоне .Компараторы, с другой стороны, обычно предназначены для работы в разомкнутом контуре, при этом выходы переключаются между указанными верхним и нижним пределами напряжения в ответ на знак чистой разницы между двумя входами. Поскольку они не требуют компенсационных конденсаторов операционного усилителя, они могут работать довольно быстро.

Если входное напряжение компаратора более положительно, чем опорное напряжение плюс смещение - V _OS (с нулевым заданием, это просто смещение) плюс требуемая повышающая частота (из-за ограниченного усиления и нелинейности выхода), a на выходе появляется напряжение, соответствующее логической «1».На выходе будет логический «0», когда на входе будет меньше V _OS и требуемая повышающая передача. Фактически, компаратор можно рассматривать как однобитовый аналого-цифровой преобразователь.

Есть разные способы определения компаратора и усилителя. Например, в усилителе напряжение смещения - это напряжение, которое должно быть приложено к входу, чтобы довести выход до заданного среднего значения, соответствующего идеальному нулю на входе. В компараторе это определение модифицируется так, чтобы его центр находился в указанном диапазоне напряжения от 1 до 0 на выходе.«Низкое» выходное значение компаратора (логический 0) задано на уровне менее 0,4 В макс. В компараторах с TTL-совместимыми выходами, в то время как для низковольтного усилителя низкое выходное значение очень близко к его отрицательной шине (например, , 0 В в системе с однополярным питанием). На рис. 1 сравниваются low выходных значений типичных моделей усилителя и компаратора, с дифференциальным входом –1 мВ, приложенным к каждой из них.

Рис. 1. Реакция моделей усилителя с однополярным питанием (63 пВ) и компаратора (280 мВ) на разность входных напряжений –1 мВ.

Созданные для максимально быстрого сравнения двух уровней, компараторы не имеют внутреннего компенсационного конденсатора (конденсатора «Миллера»), который обычно используется в операционных усилителях, а их выходная цепь обеспечивает более гибкое возбуждение, чем у операционных усилителей. Отсутствие схемы компенсации дает компараторам очень широкую полосу пропускания. На выходе обычные операционные усилители используют двухтактную схему вывода для по существу симметричных колебаний между указанными напряжениями источника питания, в то время как компараторы обычно имеют выход с «открытым коллектором» с заземленным эмиттером.Это означает, что выходной сигнал компаратора может быть возвращен через маломощный резистор нагрузки коллектора («подтягивающий» резистор) на напряжение, отличное от основного положительного источника питания. Эта функция позволяет компаратору взаимодействовать с множеством логических семейств. Использование низкого сопротивления подтягивания дает улучшенную скорость переключения и помехоустойчивость - но за счет увеличения рассеиваемой мощности.

Поскольку компараторы редко конфигурируются с отрицательной обратной связью, их (дифференциальный) входной импеданс не умножается на усиление контура, как это характерно для схем операционного усилителя.В результате входной сигнал видит изменяющуюся нагрузку и изменяющийся (небольшой) входной ток при переключении компаратора. Следовательно, при определенных условиях необходимо учитывать импеданс ведущей точки. В то время как отрицательная обратная связь удерживает усилители в пределах их линейной выходной области, таким образом сохраняя небольшое изменение большинства внутренних рабочих точек, положительная обратная связь часто используется для принудительного перехода компараторов в режим насыщения (и обеспечения гистерезиса для снижения чувствительности к шуму). Вход компаратора обычно допускает большие колебания сигнала, в то время как его выход имеет ограниченный диапазон из-за требований к интерфейсу, поэтому внутри компаратора требуется много быстрого сдвига уровня.

Каждое из вышеперечисленных различий между усилителем и компаратором существует по определенной причине, главной целью которых является как можно более быстрое сравнение быстро меняющихся сигналов. Но для сравнения низкоскоростных сигналов - особенно там, где требуется разрешение менее милливольта - некоторые новые усилители Rail-to-Rail от Analog Devices могут быть более выгодными покупками, чем компараторы.

В. ОК. Я вижу, что есть общие различия. Как они выглядят для проектировщика, который хочет использовать операционный усилитель вместо компаратора?

А. Вот шесть основных моментов:

1. Рассмотрим нелинейность V _OS и I _B в зависимости от входного синфазного напряжения

При использовании компараторов напряжения обычно заземляют одну входную клемму и используют несимметричный вход. Основная причина заключалась в плохом подавлении синфазного сигнала входного каскада. Напротив, многие усилители имеют очень высокий уровень подавления синфазных сигналов и способны обнаруживать микровольтные разности уровней при наличии сильных синфазных сигналов.На рис. 2 показан отклик операционного усилителя AD8605 на дифференциальный скачок 100 мВ при синфазном напряжении 3 В.

Рис. 2. Реакция AD8605 без обратной связи на дифференциальный скачок 100 мВ при синфазном напряжении 3 В. Обратите внимание на практически линейное вращение между шинами 0 и 5 В и чистое насыщение.

Но для многих усилителей rail-to-rail-input, входное напряжение смещения (V _OS) и входной ток смещения (I _B) являются нелинейными в диапазоне входных синфазных напряжений.При использовании этих усилителей пользователь должен учитывать это изменение в конструкции. Если порог установлен на нулевом синфазном уровне, но часть используется на каком-то другом уровне синфазного сигнала, то полученный логический уровень может быть не таким, как ожидалось. Например, часть со смещением 2 мВ при нулевом синфазном режиме и от 5 до 6 мВ во всем диапазоне синфазного режима может дать ошибочный выходной сигнал при сравнении разницы в 3 мВ на некоторых уровнях в этом диапазоне.

2. Следите за входными защитными диодами

Многие усилители имеют на входе схемы защиты.Когда два входа испытывают дифференциальное напряжение, превышающее номинальное падение напряжения на диоде (скажем, 0,7 В), защитные диоды начинают проводить ток, и вход выходит из строя. Следовательно, очень важно посмотреть на входную структуру усилителя и убедиться, что она может приспособиться к ожидаемому диапазону входных сигналов. Некоторые усилители, например OP777 / OP727 / OP747, не имеют защитных диодов; их входы могут принимать дифференциальные сигналы вплоть до уровней напряжения питания. На рисунке 3 показан отклик на большой дифференциальный сигнал на входе OP777.В этом случае выходы многих усилителей выходят из строя, а OP777 реагирует правильно. Усилители с КМОП-входом не имеют защитных диодов на входе, и их входное дифференциальное напряжение может качаться по схеме «rail-to-rail». Но помните, что в некоторых случаях подача большого дифференциального сигнала на входе вызывает значительные сдвиги параметров усилителя.

Рисунок 3. Отклик усилителя OP777 на сигнал ± 2 В, 1 кГц, смещенный на +2 В, по сравнению с уровнем + 0,5 В постоянного тока. Обратите внимание, что для этого большого колебания нет инверсии фазы.Однако коэффициент усиления довольно низкий на уровне синфазного сигнала +0,5 В от отрицательной шины, что можно увидеть по необходимому перегрузу примерно на 0,3 В. 3. Следите за характеристиками диапазона входного напряжения и тенденциями изменения фаз:

В отличие от операционных усилителей, которые обычно работают с входными напряжениями на одном уровне, компараторы обычно видят большие перепады дифференциального напряжения на своих входах. Но некоторые компараторы без входов Rail-to-Rail имеют ограниченный диапазон входного синфазного напряжения.Если входы выходят за пределы указанного синфазного диапазона устройства (даже если в пределах указанного диапазона сигнала), компаратор может среагировать ошибочно. Это также может быть справедливо для некоторых из старых типов усилителей, разработанных с использованием транзисторных полевых транзисторов (JFET) и биполярных технологий. Когда входное синфазное напряжение превышает определенный предел (IVR), на выходе происходит инверсия фазы. Это явление может иметь пагубные последствия ( см. в главе 6 документа Спросите инженера по приложениям », цифра после таблицы).Поэтому крайне важно выбрать усилитель, который не проявляет реверсирование фазы при перегрузке. Это одна из проблем, которую можно решить, используя усилители с разъемами rail-to-rail.

4. Рассмотрим восстановление насыщения

Типичные операционные усилители не предназначены для использования в качестве быстрых компараторов, поэтому отдельные каскады усиления переходят в состояние насыщения, когда выход усилителя приводится к одному из крайних значений, заряжая компенсационный конденсатор и паразитные емкости.Конструктивное различие между усилителями и компараторами заключается в добавлении схемы фиксации в компараторы для предотвращения внутреннего насыщения. Когда усилитель переходит в режим насыщения, ему требуется время, чтобы восстановиться, а затем установить новое конечное выходное значение - в зависимости от выходной структуры и схемы компенсации. Из-за времени, необходимого для выхода из состояния насыщения, усилитель работает медленнее при использовании в качестве компаратора, чем при использовании под управлением в конфигурации с обратной связью. Информацию о восстановлении насыщения можно найти во многих технических паспортах усилителей.На рисунке 4 показаны графики восстановления насыщения для двух популярных усилителей (AD8061 и AD8605). Выходные структуры этих усилителей представляют собой стандартные двухтактные схемы с общим эмиттером.

Рисунок 4. Восстановление двух популярных усилителей в замкнутой конфигурации. 5. Факторы, влияющие на время перехода

Скорость - одно из отличительных отличий между семейством усилителей и компараторов. Задержка распространения - это время, которое требуется компаратору для сравнения двух сигналов на его входе и для достижения его выходом средней точки между двумя выходными логическими уровнями.Задержка распространения обычно определяется с помощью перегрузки, которая представляет собой разность напряжений между приложенным входным напряжением и опорным напряжением, которое требуется для переключения в течение заданного времени. На следующих графиках характеристики нескольких КМОП-усилителей с разъемом «rail-to-rail» сравниваются с характеристиками популярного компаратора. Все усилители сконфигурированы, как показано на Рисунке 5 (ae), с приложенным напряжением, В _IN , = ± 0,2 В, с центром около 0 В. В случае компаратора используется подтяжка 10 кОм вместо нагрузка на землю.Скорости усилителя сильно различаются, но из-за насыщения и более низкой скорости нарастания сигнала все они намного медленнее, чем у компаратора.

Рисунок 5а. Схема усилителя Рисунок 5б. Положительный шаг. Рисунок 5c. Отрицательный шаг. Рисунок 5г. Положительный шаг. Рисунок 5д. Отрицательный шаг.

Рис. 5. Сравнение характеристик компаратора и трех моделей усилителя без обратной связи, напряжение ± 0,2 В. а. Схема усилителя. б. Положительный шаг. c. Отрицательный шаг. Затем с поданным сигналом 50 мВ и перегрузкой 20 мВ.Период = 10 мкс. d. Положительный шаг. е. Отрицательный шаг.

Номер детали	Ток питания (мкА)	Напряжение смещения (мВ)	Диапазон питания (В)	Скорость нарастания (В / мкс
AD8515	350	5,00	1,8-5,0	5
AD8601	1 000	0.05	2,7-5,0	4
AD8541	55	6,00	2,7-5,0	3
AD8061	8 000	6,00	2,7-8,0	300
LM139	3 200	6.00	5,0–3,6	---

В то время как большинство компараторов имеют перегрузку от 2 мВ до 5 мВ, большинство высокоточных усилителей с низким входным смещением могут надежно работать с перегрузкой всего 0,05 мВ. Величина перегрузки, применяемая на входе, оказывает значительное влияние на задержку распространения. На рисунке 6 показана реакция AD8605 на несколько значений напряжения перегрузки.

Рис. 6. Реакция AD8605 как компаратора на ступенчатые входы с перегрузкой 1, 10 и 100 мВ.

Поскольку усилителям разрешено потреблять больше энергии, их скорость существенно увеличивается, так что они могут конкурировать с компараторами по времени нарастания и спада. На рисунке 7 показан пример этого - для AD8061 со скоростью нарастания 300 В / мкс в конфигурации разомкнутого контура, реагирующей на вход синусоидального перехода через нуль, время восстановления выхода составляет 19 нс. Однако одним из самых больших недостатков использования усилителя в качестве компаратора часто является его энергопотребление, поскольку обычно можно найти компараторы, которые потребляют меньший ток питания ( I _SY ), но при этом работают хорошо.Конечно, для приборов, использующих сетевое питание, потребляемая мощность обычно не является большим движущим фактором. Кроме того, многие усилители имеют вывод отключения - особенность, редко доступную в компараторах; его можно использовать для экономии энергии.

Рис. 7. Реакция AD8061 как компаратора перехода через ноль.

На рисунке 8 характеристика ступенчатого сигнала AD8061 сравнивается с характеристикой популярного LM139 и двух других усилителей с разомкнутым контуром, подключенных по той же схеме, что и на рисунке 6. Как видно, AD8061 реагирует в течение 300 нс, что быстрее, чем LM139.Это достигается за счет более высокого потребления тока.

Рисунок 8. Ступенчатая характеристика трех усилителей и популярного компаратора. Обратите внимание на особенно быструю реакцию AD8061. 6. Рассмотрим способ взаимодействия с различными семействами логики

Многие из современных усилителей с выходом rail-to-rail работают с однополярным питанием от 5 В до 15 В, что может легко обеспечить TTL- или CMOS-совместимый выход без необходимости в дополнительных схемах сопряжения. Если логическая схема и операционный усилитель используют один и тот же источник питания, то операционный усилитель с рельсовой нагрузкой будет довольно успешно управлять семейством логики CMOS и TTL, но если операционный усилитель и логическая схема требуют разных уровней питания, потребуются дополнительные схемы интерфейса .Например, рассмотрим операционный усилитель с питанием ± 5 В, который должен управлять логикой с питанием +5 В: поскольку логика может быть повреждена, если к ней приложено –5 В, особое внимание следует уделить конструкции схемы интерфейса. .

На рисунке 9 показан OP1177 (усилитель с двойным питанием), подключенный к логической схеме, а на рисунке 10 показан его отклик на 100 мВ перегрузки. При использовании источников питания ± 5 В снижается рассеиваемая мощность в режиме покоя, а тепловая обратная связь - из-за рассеяния выходного каскада - сводится к минимуму по сравнению с режимом работы ± 15 В.Более низкое напряжение питания также уменьшает время нарастания и спада OP1177, поскольку выходной сигнал нарастает в пониженном диапазоне напряжения, что, в свою очередь, сокращает время отклика выхода.

Без схемы защиты на выходе OP1177 выход будет качаться на + V _CC2 и –V _EE2; эти уровни могут быть вредными для последующих логических схем. Добавление Q2 и D2 предотвращает отрицательное значение выходного сигнала и переводит пределы в уровни выходного сигнала, совместимые с TTL. D2 фиксирует выход, чтобы он не опускался ниже 0.7 В, как видно на осциллограмме V (D2,2). Значение V _CC Q2 может быть выбрано (для этого анализа было выбрано 5 В) так, чтобы получился правильный логический уровень, как показано формой сигнала V _OUT.

Рисунок 9. OP1177, подключенный для работы компаратора, со схемой преобразования и защиты для выхода TTL. Рисунок 10. Формы сигналов отклика для схемы компаратора OP1177.

Для экономии энергии можно использовать N-канальный MOSFET вместо NPN-транзистора, показанного на рисунке 9.

Q. Таким образом, чистая прибыль ...

A. Усилитель может использоваться в качестве компаратора с превосходной точностью на низких частотах. Фактически, для сравнения сигналов с разрешением на уровне микровольт прецизионные усилители - единственный практический выбор. Они также могут быть экономичным выбором для пользователей многоканальных операционных усилителей, когда возможно использование свободных каналов усилителя для удовлетворения требований компаратора. Опытные дизайнеры могут сэкономить деньги при оптимизации своих конструкций, если они постараются: понять сходства и различия между усилителями и компараторами; прочтите технический паспорт усилителя, чтобы узнать о его характеристиках; понимать компромиссы во времени восстановления, скорости и энергопотреблении; и готовы проверить конструкции с усилителями, сконфигурированными как компараторы.

Нестабильность компаратора отверждения с гистерезисом

О компараторах

ИС компаратора предназначены для сравнения напряжений, которые появляются на их входах, и для вывода напряжения, представляющего знак чистой разницы между ними. В схеме компаратора, если дифференциальное входное напряжение выше, чем входное напряжение смещения (V _OS), плюс требуемая повышающая передача, выходное напряжение изменяется до напряжения, представляющего логической 1.Фактически, компаратор можно рассматривать как однобитовый аналого-цифровой преобразователь. Помимо того, что они являются ключевыми компонентами аналого-цифровых преобразователей, компараторы также широко используются для определения уровня, двухпозиционного управления, схем восстановления тактовой частоты, оконных детекторов и триггеров Шмитта.

Операционные усилители (операционные усилители) могут использоваться - и часто используются - в качестве компараторов либо с разомкнутым контуром, либо в режиме высокого усиления, но лучше использовать специальные интегральные схемы, оптимизированные для этой цели. Выходной каскад компаратора имеет более гибкую разводку, чем каскад операционного усилителя .В операционных усилителях используются двухтактные выходы, которые обычно качаются как можно ближе к шинам питания, в то время как некоторые компараторы могут иметь выход с открытым коллектором с заземленным эмиттером. Это позволяет источнику повышающего напряжения для выходного каскада изменяться в широком диапазоне, позволяя компараторам взаимодействовать с различными семействами логики или схемами нагрузки. Пониженное значение подтягивающего резистора, обеспечивающее повышенный ток, приведет к повышению скорости переключения и помехоустойчивости, но за счет увеличения рассеиваемой мощности.Компараторы часто имеют защелку , которая разрешает стробирование входа в нужное время, и функцию выключения , которая сохраняет энергию, когда компаратор не нужен.

Созданные для максимально быстрого сравнения двух уровней за счет работы по существу "разомкнутого контура", компараторы обычно не имеют внутренних конденсаторов компенсации Миллера или интегральной схемы и поэтому имеют очень широкую полосу пропускания. Из-за этого компараторы обычно конфигурируются без отрицательной обратной связи (или с очень маленькими значениями, если желательно контролируемое высокое усиление).

Отсутствие отрицательной обратной связи означает, что, в отличие от схем операционного усилителя, входное сопротивление не умножается на усиление контура. В результате входной ток изменяется при переключении компаратора. Следовательно, управляющее сопротивление, наряду с паразитными обратными связями, может играть ключевую роль в влиянии на стабильность схемы. В то время как отрицательная обратная связь имеет тенденцию удерживать усилители в пределах их линейной области, положительная обратная связь заставляет их насыщаться.

Какова роль гистерезиса?

Даже без реальной схемы обратной связи, емкостные паразиты с выхода на вход (обычно неинвертирующий вход) или соединение выходных токов с землей (к которой часто подключен неинвертирующий вход) могут привести к тому, что схема компаратора станет нестабильный.Защита узлов с высоким импедансом и уделение особого внимания компоновке и заземлению могут помочь свести к минимуму эти эффекты связи. Фиксация тоже полезна.

Но предотвратить нестабильность этими мерами не всегда возможно. Часто эффективным решением является использование положительной обратной связи для введения небольшого гистерезиса. Это имеет эффект разделения восходящей и нисходящей точек переключения, так что после начала перехода вход должен подвергнуться значительному изменению направления, прежде чем может произойти обратный переход.

При обработке медленно меняющихся сигналов даже с небольшим количеством наложенного шума компараторы имеют тенденцию создавать множественные выходные переходы или отражения, когда вход пересекает и повторно пересекает пороговую область (Рисунок 1). Шумные сигналы могут возникать в любом приложении, особенно в промышленных условиях. Когда сигнал пересекает пороговую область, шум усиливается коэффициентом усиления разомкнутого контура, заставляя выходной сигнал кратковременно колебаться назад и вперед. Это неприемлемо для большинства приложений, но обычно можно исправить путем введения гистерезиса.

Рисунок 1. Шум вызывает множественные переходы.
Где использовать гистерезис
Помимо снижения шума компаратора, гистерезис системы используется для двухпозиционного управления, чтобы избежать слишком частого включения насосов, печей и двигателей. В простейших приложениях контроллер включает и выключает привод, когда системный параметр падает ниже или поднимается выше контрольной уставки. При гистерезисе привод остается включенным до тех пор, пока параметр не поднимется несколько выше заданного значения, переключается, а затем остается выключенным, пока параметр не упадет до значения ниже заданного значения.Уровни, при которых происходит переключение, называются верхним и нижним пороговыми напряжениями, V _th и V _tl. Примером гистерезиса заданного значения является домашний термостат, который использует некоторую форму компаратора для включения или выключения печи. Допущение гистерезиса для изменения температуры на несколько градусов сокращает ненужные циклы в достаточной степени для домашних условий. На рисунке 2 показана типовая схема компаратора IC, используемого для контроля температуры.
Рис. 2. Схема контроля температуры с эталоном / датчиком REF-02 и компаратором AD8561.При необходимости гистерезис вводится через резистор положительной обратной связи R4.
Проектирование схем компаратора с гистерезисом
Гистерезис применяется путем подачи на положительный вход небольшой части выходного напряжения (которое находится на верхнем или нижнем пределе). Это напряжение добавляет ко входу чувствительное к полярности смещение, увеличивая диапазон пороговых значений.

Выбрав компаратор, разработчик должен определить, использовать ли его в инвертирующей или неинвертирующей конфигурации, т.е.е., будет ли положительная перегрузка переключать выход на отрицательный или положительный предел. Некоторые компараторы имеют положительные и отрицательные выходы, что придает большую гибкость их использованию в системе. Гистерезис можно применить, подключив положительную входную клемму к отводу двухрезисторного делителя напряжения между положительным выходом и опорным источником; количество возвращаемого выходного напряжения зависит от соотношения сопротивлений. Это освобождает инвертирующий вход для прямого подключения входного сигнала, как показано на рисунке 2.

Если сигнал подается на неинвертирующий вход , его полное сопротивление источника должно быть достаточно низким, чтобы оказывать незначительное влияние на масштабирование входа или коэффициент гистерезиса. Чтобы получить максимальную производительность от устройства, гистерезис должен быть достаточно большим, чтобы преодолеть V _OS (по всей рабочей температуре) плюс требуемый овердрайв, как определено в таблице данных производителя. Увеличение перегрузки уменьшает задержку распространения детали.Требуемый уровень повышающей передачи увеличивается с увеличением температуры окружающей среды.

На рисунках 3 и 4 показано использование гистерезиса с двойным питанием. На рисунке 3 сигнал подается на инвертирующий вход. График зависимости выхода от входа показывает близость точки переключения. R2 обычно намного выше по сопротивлению, чем R1. Если бы R ₂ было бесконечным, не было бы гистерезиса, и устройство переключилось бы на V _ref. Гистерезис определяется выходными уровнями и отношением сопротивлений R ₁ / (R ₁ + R ₂), а напряжение точки переключения немного смещено от V _ref на коэффициент затухания R ₂ / (₁ + ₂).

Рисунок 3. Компаратор, использующий инвертирующий вход, двойное питание.

На рисунке 4 сигнал подается на неинвертирующий вход через R1. Поскольку входной сигнал немного ослаблен, гистерезис будет немного больше, чем в случае инвертирования.

Рисунок 4. Компаратор, использующий неинвертирующий вход, двойное питание.

Если опорное напряжение находится посередине между высоким и низким выходными напряжениями компаратора (как в случае с симметричным источником питания и опорным заземлением), введение гистерезиса сместит верхний и нижний пороги на равные расстояния от опорного напряжения.Если опорный сигнал находится ближе к одному выходу, чем к другому, пороговые значения будут асимметрично размещены относительно опорного напряжения.

В работе компаратора с однополярным питанием возникает необходимость смещения опорного значения, чтобы схема работала полностью в пределах первого квадранта. На рисунке 5 показано, как этого можно достичь. Резисторный делитель (R2 и R1) создает положительное опорное напряжение, которое сравнивается с входным. Уравнения для расчета порогов постоянного тока показаны на рисунке.

Рисунок 5. Компараторы в режиме однополярного питания.

Размещение конденсатора на резисторе обратной связи в вышеуказанных конфигурациях приведет к появлению полюса в цепи обратной связи. Это имеет «запускающий» эффект увеличения гистерезиса на высоких частотах. Это может быть очень полезно, когда входной сигнал представляет собой относительно медленно меняющийся сигнал в присутствии высокочастотного шума. На частотах больше, чем f (p) = 1 / (2πC _f R _f), гистерезис приближается к V _th = V _cc и V _tl = 0 В.На частотах меньше f (p) пороговые напряжения остаются такими, как показано в уравнениях.

Для компараторов с дополнительными (Q и Q) выходами положительная обратная связь и, следовательно, гистерезис могут быть реализованы двумя способами. Это показано на рисунке 6. Преимущество рисунка 6b состоит в том, что положительное соотношение ввода-вывода может быть получено без загрузки источника сигнала.

Рисунок 6 Компараторы с дополнительным выходом. а. Выгруженная ссылка. б. Выгруженный ввод.

На рисунке 7 показана схема для сравнения биполярного сигнала с землей с использованием компонента с одним источником питания.

Рисунок 7. Компаратор с однополярным питанием и биполярным входом.

Переменные, влияющие на гистерезис

Напряжение смещения, входные токи смещения и конечный коэффициент усиления в линейной области компаратора ограничивают точность порогов переключения, V _th и V _tl. Входной ток смещения обычно не является проблемой, поскольку в большинстве приложений используются малые исходные резисторы, чтобы воспользоваться преимуществом высокой скорости компараторов. Хотя это снижает рассеиваемую мощность, высокое сопротивление источника увеличивает задержку распространения сигнала компаратора.Чтобы поддерживать требуемую пониженную передачу на низком уровне, смещение должно быть как можно меньшим. Усилители с разомкнутым контуром могут использоваться вместо компараторов, когда в конструкции требуются чрезвычайно низкие смещения.

На точность срабатывания (с гистерезисом) также влияет изменение V _oh и V _ol от устройства к устройству. Одно из возможных решений - использовать программируемую ссылку, но этот процесс может стать дорогостоящим и трудоемким. Лучшим способом, хотя и несколько громоздким, является использование схемы прецизионного зажима, чтобы поддерживать выходной сигнал на фиксированном значении, когда он становится высоким (рис. 8).

Рисунок 8. Схема прецизионных зажимов.

Заключение

Разработчики могут использовать гистерезис, чтобы избавить схемы компаратора от нестабильности из-за шума. Гистерезис надежен и может применяться предсказуемо с использованием небольшого количества положительной обратной связи.

Схема компаратора операционного усилителя

»Примечания по электронике

Схема компаратора очень полезна для сравнения двух напряжений и определения большего или меньшего - это можно использовать для определения, когда напряжение превышает определенную точку.

Учебное пособие по операционному усилителю Включает:
Введение Сводка схем Инвертирующий усилитель Суммирующий усилитель Неинвертирующий усилитель Усилитель с переменным усилением Активный фильтр высоких частот Активный фильтр нижних частот Полосовой фильтр Режекторный фильтр Компаратор Триггер Шмитта Мультивибратор Бистабильный Интегратор Дифференциатор Генератор моста Вина Генератор фазового сдвига

Цепи, которые сравнивают два напряжения и выдают цифровой выход, зависящий от сравнения двух напряжений, часто используются в электронных схемах.

Для схемы компаратора необходим усилитель с высоким коэффициентом усиления, чтобы даже небольшие изменения на входе приводили к устойчивому переключению уровня выходного сигнала.

Операционные усилители используются во многих конструкциях электронных схем, но определенные микросхемы компаратора обеспечивают гораздо лучшие характеристики.

Приложения компаратора

Компараторные схемы очень часто используются в электронных схемах.

Часто бывает необходимо уметь определять определенное напряжение и переключать цепь в соответствии с обнаруженным напряжением.

Одним из примеров может быть использование в цепи измерения температуры. Это может привести к изменению напряжения в зависимости от температуры. Может возникнуть необходимость включить обогрев, когда температура упадет ниже заданной точки, и этого можно достичь, используя компаратор, чтобы определить, когда напряжение, пропорциональное температуре, упало ниже определенного значения.

Для этих и многих других целей можно использовать схему, известную как компаратор.

Что такое компаратор?

Как следует из названия, компаратор, эти электронные компоненты и схемы используются для сравнения двух напряжений.

Когда один из них выше другого, выход схемы компаратора находится в одном состоянии, а когда входные условия меняются местами, выход компаратора переключается в другое состояние.

Компаратор состоит из усилителя с высоким коэффициентом усиления, который имеет дифференциальный вход - один инвертирующий вход и один неинвертирующий вход.

В условиях работы компаратор переключается между высоким и низким в зависимости от состояния входов. Если неинвертирующий вход выше, чем инвертирующий, то выход высокий.Если неинвертирующий вход ниже, чем инвертирующий, то выход высокий.

Краткое описание работы компаратора

Компараторы и операционные усилители

В то время как операционный усилитель легко использовать в качестве компаратора, особенно когда его можно легко использовать, если микросхема, содержащая несколько операционных усилителей, имеет один запасной. Однако не всегда рекомендуется применять такой подход. Операционный усилитель может не всегда работать правильно или не обеспечивать оптимальную производительность. Тем не менее, когда приложение не требует больших усилий, всегда возникает соблазн использовать эти электронные компоненты, потому что они уже могут быть доступны.

Производительность микросхем компаратора и операционных усилителей существенно различается по ряду аспектов:

Фиксация операционного усилителя: В некоторых условиях, особенно когда операционный усилитель сильно нагружен, он может заблокироваться, то есть даже при изменении входа выход остается прежним. Компараторы предназначены для работы в этом режиме и никогда не должны срабатывать.
Это одна из ключевых областей, в которой использование компаратора, а не операционного усилителя может быть явным преимуществом.
Работа в разомкнутом контуре: Операционные усилители предназначены для использования в режиме замкнутого контура, и их схемы оптимизированы для этого типа сценария. Их работа не охарактеризована в режиме разомкнутого контура.
Цифровые и аналоговые: Операционные усилители являются важными аналоговыми компонентами, и их внутренние схемы предназначены для работы в этом регионе. Компараторы предназначены для работы в качестве логической функции, т.е.е. в цифровом режиме.
Это означает, что операционные усилители лучше всего работают в аналоговом режиме с выходом, не попадающим в шины, тогда как компараторы не так хороши при работе в линейном режиме и намного лучше работают с логическими уровнями.
Выходные каскады: Выходные каскады операционных усилителей и компараторов сильно различаются. Обычно операционные усилители имеют линейный выход, часто работающий в режиме дополнительной симметрии, чтобы обеспечить оптимальные линейные характеристики для выхода.
Компараторы часто имеют выход с открытым коллектором, подходящий для подключения к цифровым интерфейсам. Они предназначены для взаимодействия с логической схемой, обеспечивая логический вход для сравнения аналоговых напряжений.
Сравнение выходных схем операционного усилителя и компаратора
Время отклика: Компараторы оптимизированы для обеспечения очень быстрого отклика и времени переключения. Скорость нарастания высока и обеспечивает оптимальную производительность.
Операционные усилители не оптимизированы для этих характеристик.Это, как правило, гораздо более медленные электронные компоненты, оптимизированные для линейной работы, а не для скорости.
Выходное напряжение и напряжение насыщения: Компараторы обычно могут работать в небольших пределах напряжения шины. Это необходимо для хорошей коммутации логических схем. Операционные усилители не смогут жестко подключиться к рельсам, поскольку они имеют определенное напряжение насыщения - это может привести к плохому переключению логических схем.

Принимая во внимание эти факторы, всегда предпочтительнее использовать микросхему компаратора, где предусмотрен этот тип работы.

Компаратор операционного усилителя

Можно использовать операционный усилитель в качестве компаратора, поскольку он удовлетворяет основным требованиям для данной функции.

Во время работы операционный усилитель переходит в положительное или отрицательное насыщение в зависимости от входных напряжений. Поскольку коэффициент усиления операционного усилителя обычно превышает 100 000, выходной сигнал переходит в состояние насыщения, когда входы разнесены на доли милливольта.

Хотя операционные усилители широко используются в качестве компаратора, специальные микросхемы компаратора намного лучше.

Эти специальные микросхемы компаратора предлагают очень быстрое время переключения, намного превышающее время переключения, предлагаемое большинством операционных усилителей, предназначенных для более линейных приложений. Типичная скорость нарастания напряжения составляет порядка нескольких тысяч вольт за микросекунду, хотя чаще приводятся цифры задержки распространения.

Типичная схема компаратора будет иметь один из входов, поддерживающих заданное напряжение. Часто это может быть потенциальный разделитель от источника или эталонного источника. Другой ввод передается в точку, которая должна быть обнаружена.

Схема компаратора базового операционного усилителя

На этой схеме напряжение переключения генерируется делителем потенциала, состоящим из R1 и R2. Это устанавливает напряжение на одном входе компаратора - в данном случае на инвертирующем входе. Неинвертирующий вход этой цепи подключен к точке, требующей измерения. Когда напряжение в этой точке поднимается выше опорного напряжения, выход компаратора становится высоким, а когда оно падает ниже опорного напряжения, выход становится низким.

Обычно компаратор работает от тех же шин напряжения, что и система. Для логики 5 В компаратор обычно запускается от шины 5 В.

Примечания к компаратору ОУ

p> При использовании схем компаратора следует помнить о нескольких моментах. Между обычными схемами операционного усилителя и схемами компаратора есть некоторые различия, которые необходимо учитывать при проектировании любой электронной схемы.

Убедитесь, что дифференциальный вход не превышен: Поскольку нет обратной связи, два входа в схему будут иметь разное напряжение.Соответственно, необходимо убедиться, что максимальный дифференциальный вход не превышен. Все возможности состояния схемы следует учитывать на этапе проектирования электронной схемы.
Изменение входного тока: Опять же, в результате отсутствия обратной связи, нагрузка, подаваемая компаратором на источник, изменится. В частности, при изменении схемы будет небольшое увеличение входного тока. Для большинства цепей это не будет проблемой, но если полное сопротивление источника велико, это может привести к нескольким необычным откликам.Это следует учитывать при проектировании электронной схемы.
Шум входного сигнала: Основная проблема этой схемы заключается в том, что новая точка переключения, даже небольшой шум приведет к переключению выхода вперед и назад. Таким образом, около точки переключения может быть несколько переходов на выходе, и это может вызвать проблемы в другом месте всей схемы. Решением этого является использование триггера Шмитта.
Если требуется функция компаратора, лучше всего использовать микросхему компаратора: Если требуется функция компаратора, всегда предпочтительно использовать микросхему компаратора, если это вообще возможно.Если один из этих электронных компонентов недоступен и необходимо использовать операционный усилитель, будьте осторожны, чтобы не перегрузить вход, чтобы не произошло защелкивания.

Использование микросхемы компаратора

Когда возникает необходимость в схеме компаратора, всегда лучше выбрать конкретную микросхему компаратора в качестве основы схемы.

Микросхемы компаратора

намного лучше справляются с переключением между двумя значениями и часто могут иметь выходные каскады, которые могут более легко взаимодействовать с логикой, чем аналоговые операционные усилители.

С точки зрения работы базовой схемы, основное отличие состоит в том, что большинство компараторов имеют выход с открытым коллектором и требуют внешнего подтягивающего резистора или другой схемы.

Операционные усилители очень дешевы и широко доступны. Компараторы не так дешевы и не так свободно доступны, поскольку эти электронные компоненты, как правило, используются немного реже и могут быть немного дороже, но не намного. Проблем с их использованием возникнуть не должно.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы».. .

Все, что вам нужно знать

Из всех устройств из красного камня компаратор из красного камня является одним из самых уникальных. Функциональность компаратора красного камня заключается в том, чтобы излучать импульс красного камня с желаемой силой. Он может вычитать силу импульса красного камня и выводить мощность своего входного сигнала. Компараторы Redstone также могут использовать контейнеры для хранения любого типа для вывода импульса красного камня, если в контейнере для хранения что-то есть.

Redstone Comparator

	Redstone Torch
Redstone Torch	Nether Quartz	Redstone Torch
Stone
Stone Как сделать компаратор из красного камня - Три факела из красного камня - Три камня - Один кварц Нижнего мира Чтобы сделать компаратор из красного камня, вам понадобятся три факела из красного камня, которые можно сделать из красной пыли и палочек.Три каменных куска, так что расплавьте булыжник в печи и один кусок нижнего кварца, за которым вам придется отправиться в нижнее царство. Расположите предметы на верстаке с тремя кусками камня по дну, факелом из красного камня над обеими сторонами камня, куском кварца в середине и, наконец, с последним факелом из красного камня над кварцем. Это рецепт компаратора красного камня. Как работает компаратор Redstone? Компаратор красного камня выполняет несколько функций.Причина, по которой я всегда обращаюсь к компараторам, заключается в том, что они могут определить, заполнен блок памяти или нет. Вот все блоки в версии 1.16 Bedrock, от которых компаратор Redstone может получать импульс. (На фото слева направо: бочка, печь, доменная печь, коптильня, подставка для пивоварения, бункер, бункер в вагонетке, дозатор, капельница, сундук, сундук в вагонетке, торт, котел, оконная рама портала, блок из песчаника с рамкой для предметов , Ящик Шалкера, кафедра, якорь возрождения, улей и компостер).Компаратор проверит блок, к которому он подключен, и подаст импульс, когда предметом хранения заполнены любые слоты инвентаря. Импульс будет сильнее, если у предмета хранения будет больше заполненных ячеек инвентаря. Эта печь была заполнена углем и теперь излучает энергию на лампу из красного камня. Рамка элемента работает немного иначе, чем контейнеры для хранения. Компаратор проверит положение рамки элемента и подаст соответствующий импульс. Здесь рамка элемента находится в обычном состоянии, а дверь, на которую компаратор выводит данные, закрыта.После того, как вы повернете рамку предмета несколько раз, дверь откроется, и сила сигнала компаратора достигнет двери. Как вы можете видеть, резак был перемещен в нижнюю правую ориентацию, и дверца открылась. Фрейм элемента имеет восемь различных конфигураций, максимальная мощность сигнала, которую может выводить фрейм элемента, равна восьми. Компараторы излучают импульс, равный силе его входного сигнала. Лампа из красного камня находится в пятнадцати кварталах от нас. На этом рисунке повторитель красного камня вводится в компаратор.Ретрансляторы всегда будут повторять мощность сигнала до его полной мощности, равной пятнадцати. В этом случае компаратор красного камня будет излучать сигнал силой пятнадцать. Когда ретранслятор заменен на обычную пыль из красного камня, компаратор проверит мощность своего входа, в данном случае тринадцати, и тринадцатого выхода, которые не достигнут лампы. Вы также можете использовать компаратор для вычитания силы любого входного сигнала на его стороне. Когда вы щелкаете правой кнопкой мыши по компаратору красного камня, загорается фонарик у его основания, это означает, что он находится в режиме вычитания. Он по-прежнему будет нормально работать с входом и выходом, но если вы вставите другой импульс в его сторону, он определит силу своего бокового входа и вычтет его из своего базового входа. Базовый вход от факела красного камня и повторителя справа - пятнадцать. Боковой вход имеет мощность четырнадцать, это означает, что компаратор будет выводить сигнал только с силой одного, который может питать лампу красного камня. Если бы вы поместили лампу на дополнительный блок, сигнал не был бы достаточно сильным для ее питания. У этого есть свои уникальные приложения. Вы можете сделать часы компаратора с одним компаратором, тремя пылью красного камня и входом. Этот компаратор принимает входное значение пятнадцать и выводит пятнадцать. Когда его выход перемещается на боковой вход, он вычитает тринадцать из силы компаратора. Это означает, что он будет выводить только два, которые не могут достичь его бокового ввода. Итак, это часы, которые включаются и выключаются вместе с базовым входом. Общая информация Пироги излучают импульс красного камня в зависимости от того, сколько ломтиков было съедено.Каждый срез будет выводить две силы красного камня, вы можете использовать компаратор, чтобы открыть секретную дверь только после того, как будет съедено такое количество ломтиков. Музыкальный автомат издает импульс, сила которого меняется в зависимости от того, какой музыкальный диск воспроизводится. Музыкальный диск «13» будет излучать один импульс, а «Pigstep» - тринадцать. Компараторы Redstone были специально разработаны так, чтобы не выделять частицы красного камня при включении. FAQ В чем разница между повторителем красного камня и компаратором красного камня? Есть много отличий, так как это разные устройства.Повторитель может зафиксировать свой выход на месте, повторить значения силы красного камня до пятнадцати и предотвратить обратное движение импульсов. Компаратор может смотреть на состояние, в котором находится блок, проверять сохраняемые значения элементов хранения и выдавать импульс в соответствии с количеством заполненных слотов, а также использоваться для вычитания значений из самого себя. Как сделать часы компаратора? Как показано выше, один компаратор со входом и три пыли из красного камня могут создать часы, которые будут работать, пока его вход остается включенным. Навигация по записям Датчик уровня воды в скважине. Датчики уровня воды в скважинах: виды, принцип работы, применение Варистор k275 характеристики. Варистор: принцип работы, характеристики и применение в защите электрических цепей Похожие записи 21.11.2024 0 Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании 19.11.2024 0 Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка 19.11.2024 0 Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Карта сайта © M-Gen