Триггер на оу с однополярным питанием. Компараторы и триггеры Шмитта на основе операционных усилителей: принципы работы и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работают компараторы напряжения на операционных усилителях. Какие бывают типы компараторов и триггеров Шмитта. Где применяются компараторы в электронике. Как рассчитать и собрать простые схемы на компараторах.

Содержание

Принцип работы компаратора напряжения на операционном усилителе

Компаратор напряжения — это устройство, которое сравнивает два входных напряжения и выдает дискретный выходной сигнал в зависимости от результата сравнения. Простейший компаратор можно реализовать на основе операционного усилителя (ОУ) без цепи отрицательной обратной связи.

Принцип работы компаратора на ОУ заключается в следующем:

На один вход ОУ подается входное напряжение Uвх, на другой — опорное напряжение Uоп
Когда Uвх > Uоп, на выходе ОУ устанавливается напряжение положительного насыщения +Uнас
Когда Uвх < Uоп, на выходе устанавливается напряжение отрицательного насыщения -Uнас
Переключение выхода происходит при Uвх = Uоп

Таким образом, компаратор преобразует аналоговый входной сигнал в дискретный выходной с двумя уровнями.

Основные схемы и типы компараторов

Существует два основных типа компараторов на ОУ:

1. Одновходовый компаратор

Позволяет сравнивать два разнополярных напряжения по модулю. Реализуется на основе инвертирующего сумматора без ООС.

2. Двухвходовый компаратор

Сравнивает два напряжения с учетом знака. Имеет два независимых входа для сравниваемых напряжений.

Также компараторы делятся на инвертирующие и неинвертирующие в зависимости от подключения входов ОУ.

Триггер Шмитта на ОУ

Триггер Шмитта — это разновидность компаратора с гистерезисом. Он имеет два порога переключения, что обеспечивает защиту от ложных срабатываний при наличии помех во входном сигнале.

Основные особенности триггера Шмитта:

Наличие положительной обратной связи
Два порога переключения — верхний и нижний
Ширина петли гистерезиса задается резисторами ПОС

Высокая помехоустойчивость

Применение компараторов и триггеров Шмитта

Основные области применения компараторов и триггеров Шмитта в электронике:

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые
Формирование прямоугольных импульсов из синусоидальных сигналов
Детектирование уровня входного сигнала
Защита от дребезга контактов
Фильтрация входных сигналов от помех
Построение генераторов прямоугольных импульсов
Ограничители амплитуды сигналов

Расчет и проектирование схем на компараторах

При проектировании схем на компараторах необходимо учитывать следующие параметры:

Напряжение питания ОУ
Входное напряжение смещения ОУ
Входные токи ОУ
Скорость нарастания выходного напряжения ОУ
Время переключения компаратора
Уровни входных сигналов
Требуемые пороги переключения

Для расчета порогов срабатывания и гистерезиса триггера Шмитта используются формулы, учитывающие напряжение питания и номиналы резисторов в цепи ПОС.

Преимущества и недостатки компараторов на ОУ

Преимущества компараторов на ОУ:

Простота схемотехнической реализации
Высокий коэффициент усиления ОУ
Низкая стоимость
Возможность работы в широком диапазоне питающих напряжений

Недостатки:

Относительно низкое быстродействие
Необходимость симметричного двухполярного питания для большинства ОУ
Наличие выбросов на выходе при переключении

Практические схемы на компараторах

Примеры простых схем на компараторах, которые можно собрать самостоятельно:

Датчик уровня жидкости
Детектор порогового уровня напряжения
Преобразователь синусоидального сигнала в прямоугольный
Формирователь импульсов по фронту и спаду входного сигнала
Генератор прямоугольных импульсов на триггере Шмитта

При сборке схем важно правильно выбрать тип ОУ, рассчитать номиналы резисторов и обеспечить стабильное питание.

Заключение

Компараторы и триггеры Шмитта на основе операционных усилителей являются простыми, но эффективными устройствами для работы с аналоговыми сигналами. Они широко применяются в различных областях электроники благодаря своей функциональности и невысокой стоимости. Понимание принципов работы компараторов позволяет создавать разнообразные полезные схемы для обработки и преобразования сигналов.

компаратор и триггер Шмитта на ОУ

Published: Чт. 24 Ноябрь 2016

By Oleg Mazko

In Electronics.

tags: gEDA ngspice ОУ

Продолжаем осваивать NGSPICE вообще и ОУ в частности.

Компаратор сравнивает два аналоговых сигнала и выдаёт двоичный результат в виде 0 или 1 на выходе. Простейшую схему компаратора на ОУ мы уже построили ранее — на один из входов операционного усилителя подается известное опорное напряжение, на другой — сравниваемый аналоговый сигнал, например сигнал с датчика. Так как в схеме отсутствует обратная связь, то идеальный ОУ может быть только в режиме насыщения и соответственно либо с минимальным либо максимальным уровнем напряжения питания на выходе. В зависимости от того на какой из дифференциальных входов подаётся опорное напряжение компаратор может быть соответственно инвертирующим и неинвертирующим.

В следующих схемах использовалась SPICE модель операционного усилителя LT1007:

~$ wget http://cds.linear.com/docs/en/software-and-simulation/LT1007CS.txt

неинвертирующий компаратор с однополярным питанием | netlist | ngspice.js

ngspice 1 -> source comparator-single.net
ngspice 2 -> tran 10u 4m
ngspice 3 -> plot v(out) v(in)

Опорное напряжение задано делителем Rf1/Rf2 и очевидно равно 5В. При этом на вход поступает сигнал сложной формы. Компаратор отработал логически правильно сработав четырежды т.к. входное напряжение четырежды перевалило отметку 5В, однако на практике зачастую требуется иное поведение если предположить что провал напряжения посредине это была помеха. Для борьбы с этим неприятным явлением в компаратор с помощью ПОС добавляют гистерезис и называется такое решение триггером Шмитта.

Как видно на следующей схеме, триггер Шмитта очень похож на обычный компаратор за исключением положительной обратной связи через резистор Rf. Гистерезис добавляет задержку выключения компаратора и тем самым обеспечивается более высокая помехоустойчивость схемы.

инвертирующий триггер Шмитта с однополярным питанием | netlist | ngspice.js

ngspice 1 -> source shmitt-trigger-single.net
ngspice 2 -> tran 10u 4m
ngspice 3 -> plot v(out) v(in)

Приблизительный расчёт напряжений срабатывания с гистерезисом:

верхний порог V1*Rf2/(Rf2+Rx) = 15*15000/(15000+29876) ≈ 5 В, где Rx = (Rf1*Rf)/(Rf1+Rf) = 47000*82000/(47000+82000) ≈ 29876 Ом
нижний порог V1*Rx/(Rf1+Rx) = 15*12680/(47000+12680) ≈ 3.2 В, где Rx = (Rf2*Rf)/(Rf2+Rf) = 15000*82000/(15000+82000) ≈ 12680 Ом

Ну а фактически на картинке верхний порог срабатывания получился чуть меньше 5 Вольт, тогда как нижний чуть больше 3 Вольт.

Далее немного о выходных каскадах усилителей.

Триггер Шмитта на операционном усилителе (ОУ)

Триггера Шмитта является очень полезным элементом при проектировании проектировать схем различных устройств.

Применение триггера Шмитта

Триггера Шмитта используется во многих областях электроники и связи. Довольно часто используется в цифровых схемах для сопряжения аналогового сигнала. Триггер срабатывает при определенном напряжении на его входе, выдавая сигнал логического уровня в зависимости от уровня напряжения на входе.

Например, для восстановления цифрового сигнала в зашумленных линиях связи, в системах цифро-аналогового преобразования и так далее.

Триггер Шмитта на операционном усилителе

Для построения триггера Шмитта используют компаратор на обычном операционном усилителе (ОУ) или же применяют специальную микросхему компаратора, и это встречается чаще.

Необходимо обратить внимание, что при использовании ОУ в триггере Шмитта, если входной сигнал является медленно нарастающим или имеет шумы, то существует вероятность того, что выход будет многократно переключаться, вследствие неполного закрытия-открытия выходного транзистора ОУ. Это связано с таким параметром ОУ как входное напряжение смещения.

Обычный компаратор может быть легко преобразован в триггер Шмитта путем добавления положительно-обратной связи (ПОС) операционного усилителя или компаратора. Это обеспечивается добавлением резистора R3 в приведенной ниже схеме.

Эффект от данного резистора (R3) проявляется в том, что он смещает порог переключения зависящий от выходного состояния компаратора или операционного усилителя.

Когда выходной сигнал компаратора является высоким, то это напряжение подается обратно на неинвертирующий вход операционного усилителя. В результате порог переключения становится выше. Когда же на выходе напряжение падает, то порог переключения также снижается. Это придает схеме так называемый гистерезис.

Применение положительно-обратной связи создает более высокий коэффициент усиления и, следовательно, переключение происходит быстрее. Это особенно полезно, когда входной сигнал медленно изменяющийся. Так же для увеличения скорости переключения триггера Шмита, параллельно резистору ПОС подключают так называемый скоростной конденсатор емкостью 10…100 пФ.

Довольно легко подобрать резисторы, необходимые для работы триггера Шмитта. Уровень напряжения, при котором необходимо, чтобы триггер переходил в свое противоположное состояние, задается делителем напряжения из резисторов R1 и R2. Это первое что необходимо сделать. Затем уже подбирается резистор обратной связи R3.

Особенности построения Триггера Шмитта на ОУ

При использовании ОУ в качестве компаратора, необходимо соблюдать осторожность. Операционный усилитель спроектирован для функционирования в схемах с отрицательной обратной связью. В результате, производители ОУ не гарантируют, что ОУ будут также надежно работать в цепях без обратной связи, либо с положительной обратной связью, как и в случае с триггером Шмитта.

Компаратор из операционного усилителя

Для управления электронными схемами применяются различные устройства, которые помогают настраивать и разветвлять сигналы. Для сравнения двух разных импульсов часто используется компаратор с однополярным питанием.

Обозначение и технические характеристики

Компаратор – это устройство, которое сравнивает два разных напряжения и силу тока, выдает конечный силовой сигнал, указывая на большее из них, одновременно производя расчет соотношения. У него есть две аналоговые вводные клеммы с положительным и отрицательным сигналом и один двоичный цифровой выход, как и у АЦП. Для отображения сигнала используется специальный индикатор.

УГО отображение компаратора выглядите следующим образом:

Фото — УГО компаратора

Изначально использовался только интегрированный компаратор напряжения (MAX 961ESA, PIC 16f628a), который известен как высокоскоростной. Он требует определенного дифференциального напряжения в определенном диапазоне, который существенно ниже, чем напряжение сети питания. Эти приборы не допускают никаких других внешних сигналов, которые находятся вне диапазона напряжения сети.

Сейчас гораздо чаще используется аналоговый цифровой компаратор (Attiny/ Atmega 2313), у которого транзисторный ввод. У него вводный потенциал сигнала находится в диапазоне менее 0,3 Вольт и не поднимается выше. Устройство может быть также ультра быстрого типа (стереокомпаратор), благодаря чему входной сигнал меньше обозначенного диапазона, к примеру, 0,2 Вольта. Как правило, используемый диапазон ограничивается только конкретным входным напряжением.

Фото — Компаратор

Помимо простого прибора, также существует видеоспектральный компаратор на ОУ (операционном усилителе). Это прибор, у которого очень тонко сбалансирована разница входа и высокого сопротивления сигнала. Благодаря такой характеристики, операционный компаратор используется в низкопроводимых схемах с небольшим вольтажем.

Фото — схема компаратора

В теории, частотный операционный усилитель работает в конфигурации с открытым контуром (без отрицательной обратной связи) и может быть использован в качестве компаратора низкой производительности. Но при этом, не инвертирующий вход (+ V) находится на более высоком напряжении, чем на инвертирующий (V-). Высокое усиление, выходящее из операционного усилителя, провоцирует выход низкого напряжения на входе в устройство.

Когда неинвертирующий вход падает ниже инвертирующего входа, выходной сигнал насыщается при отрицательном уровне питания, то он все равно может проводить импульсы. Выходное напряжение ОУ ограничивается только напряжением питания. Принципиальная электрическая схема ОУ работает в линейном режиме с отрицательной обратной связью, с помощью сбалансированного сплит-источника питания (питание от ± V S ). Многие приборы, работающие с компаратором, также имеют свойство фиксировать полученные данные при помощи видео-, фото- или документальной записи. Эти электронные принципы не работают в системах, где используются разомкнутые контуры и низкопроводящие элементы.

Фото — простой компаратор

Но у компараторного усилителя существует несколько существенных недостатков:

Операционные усилители предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью. Но при этом, ОУ имеет более длительный режим восстановления;
Почти все операционные усилители имеют конденсатор внутренней компенсации, который ограничивает скорость нарастания выходного напряжения для высокочастотных сигналов. Исходя из этого, данная схема немного задерживает импульс;
Компаратор не имеет внутреннего гистерезиса.

Из-за этих недостатков, компаратор для управления различными схемами, в большинстве случаев, используется без усилителя, исключением является генератор.

Компаратор предназначен для производственных процессов с ограниченным выходным напряжением, которое легко взаимодействует с цифровой логикой. Поэтому его часто используются в различных термических приборах (терморегулятор, реле температуры). Также его применяют для сравнения сигналов и сопротивлений таких устройств, как таймер, стабилизатор и прочая схемотехника.

Фото — аналоговый компаратор

Видео: компараторы

Принцип работы

Для того, чтобы продемонстрировать, как работает быстродействующий компаратор с гистерезисом, нужно взять схему с двумя выходами.

Фото — схема работы компаратора

Схема включения, по которой можно понять принцип работы компаратора, показана выше. Используя аналоговый сигнал во + входе, именуемым «неинвертируемым», и выходе, который называется под названием «инвертируемый», устройство использует два аналогичных разнополярных сигнала. При этом если аналоговый вход больше, чем аналоговый выход, то выход будет «1», и это включит открытый коллектор транзистора Q8 на эквивалентной схеме LM339, которую нужно включить. Но, если вход находится на отрицательном уровне, то сигнал будет равняться «0», из-за чего, коллектор будет находиться в закрытом виде.

Практически всегда двухпороговый или фазовый компаратор (например, на транзисторах, без усилителя) воздействует на входы в логических цепях, соответственно, работает по уровню определенной сети питания. Это своеобразный элемент перехода между аналоговыми и цифровыми сигналами. Такой принцип действия позволяет не уточнять определенность или неопределенность выходов сигналов, т. к. компаратор всегда имеет некий захват петли гистерезиса (независимо от её уровня) или окончательный коэффициент усиления.

Назначение

Зачем нужен компаратор и как его использовать без усилителя? В большинстве случаев, этот прибор применяется в несложных компьютерных схемах, где нужно сравнивать сигналы входящего напряжения. Это может быть зарядное устройство для ноутбука или телефона, весы (определитель массы), датчик сетевого напряжения AVR, таймер (компоратор типа lm 358, микроконтроллер и т. д. Также его применяют различные интегральные микросхемы для контроля входных импульсов, обеспечивая связь между источником сигнала и его центром назначения.

Фото — компараторы для компьютера

Наиболее популярным примером является компаратор триггер (регулятор) Шиммера. Он работает в режиме многоканальности, соответственно, может сравнивать большое количество сигналов. В частности, данный триггер применяется для того, чтобы восстановить цифровой сигнал, который искажает связь в зависимости от уровня напряжения и расстояния источника питания.

Это аналог стандартного компаратора, просто с более расширенным функционалом, который обеспечивает измерение нескольких входящих сигналов.

Фото — ОУ компаратор

Также есть компаратор шероховатости. Это устройство, которое помогает визуально определить состояние поверхности, которая уже подвергалась обработке. Применение этого приспособления обосновано необходимостью определять допуски обработанных ранее поверхностей.

Программирование и компаратор

Компоратор используется не только как часть электрической схемы ШИМ и т. д., его часто используют для создания отдельных программ или их компонентов. Например, устройство часто используется для создания java-коллекций.

Чтобы работать, Вам понадобится специальная программа Maven. Для начала Вам нужно создать проект, для полноценной работы необходимо подключение к интернету. Создаете новый проект, в структуре выберете два компонента: comparator и pojo. Наличие проверяется при помощи утилиты JUnit 4.11;
Установите pom.xml и создайте новый файл. Прерывание процесса недопустимо, поэтому очень важно на каждом этапе сохранять. После осуществляется создание и настройка POJO, где указываются нужные настройки. Параметры зависят от требований к конкретной библиотеке. Это могут быть даты рождения, общая информация по проживанию и т. д.;
И только после создается компаратор. Это класс, который используется для поверки данных и их распределения по нужным папкам. Использование данного класса необходимо, если нужно отсортировать определенную информацию по заданным параметрам (цвета, размеры, даты). Благодаря этому обеспечивается защита данных и их классификация по определенному принципу.

Купить готовый компаратор можно в любом магазине радиотехнических приборов и электротехники. Цена прибора варьируется в зависимости от его назначения и количества каналов.

Источник: www.asutpp.ru

Компаратор на операционном усилителе, практикум

В данной статье разберёмся как работает компаратор на операционном усилителе.

Операционные усилители – очень мощный инструмент современного радиолюбителя. Одной из самых простых схем его использования является подключение по схеме компаратора.

Название компаратор прижилось в отечественной литературе. Произошло оно от заимствования с английского слова compare = сравнить. Поэтому многие радиолюбители называют компаратор сравнивающим устройством.

Обычно для экономии стоимости данные схемы реализуют на операционных усилителях, но бывают и специализированные микросхемы компараторов. Они, как правило, имеют лучшее быстродействие и меньшее падение напряжения на самой микросхеме, но их невозможно использовать в качестве операционного усилителя. В данной статье речь пойдёт о использовании именно операционника (ОУ) в качестве компаратора. А вариант с использованием специализированных компараторов будет рассмотрен позже.

Наглядно эта схема показана на следующем рисунке:

Рис.1. Схема подключения операционного усилителя в качестве компаратора.

Давайте вместе разберемся в её работе.

Наиболее понятно, работа данной схемы представляется в виде работе некоторого постоянно сравнивающего устройства, которое постоянно сравнивает сигнал 1 и сигнал 2 подаваемые на вход компаратора. Выход оно устанавливает исходя из следующего:

Сигнал 1 больше по напряжению, чем сигнал 2?

Если да, то выход устанавливается в 10В (напряжение питание операционного усилителя). Если нет, то в 0В.

Рис.2. Наглядное описание работы компаратора

На первый взгляд в работе данной схемы нет ничего необычного, но существует бесчисленное множество применений работы данной схемы. В основном это устройства, которые переводят аналоговый сигнал в некоторую логическую величину: ДА или НЕТ. Это может быть и индикатор зарядки батареи, и датчик критического уровня жидкости в сосуде или любой другой аналоговый сигнал, который переходи какое-то определённое значение.

Разберём несколько из примеров использования компараторов (рекомендованных для домашней сборки), для того чтобы лучше разобраться в том, как работает данная схема.

1. Датчик перегрева радиатора

Данная схема работает по следующему принципу: В зависимости от температуры терморезистор R5 будет иметь разное значение сопротивления. С ростом температуры его сопротивление увеличивается.

Если температура не достигла заданной, то напряжение на выходе компаратора равно 0, и светодиод не горит.

При достижении температуры, установленной потенциометром R3, компаратор переключается, светодиод загорается, информируя нас о том, что терморезистор R5 перегрелся. В этот момент нужно как-то охладить работу вашей схемы, например, включив вентилятор или насос для прокачки воды. Это легко реализовать подключением в качестве нагрузки к выходу компаратора обычное электромагнитное реле.

Рис.3. Схема подключения датчика температуры.

2. Индикатор зарядки/разрядки батареи с двумя фиксированными уровнями.

Задача данного датчика крайне проста: проинформировать держателя батарейки о полном её заряде и скором прекращении работы. Данная схема отличается от предыдущей тем, что строиться на базе не одного, а двух компараторах, но это не беда для современной техники. Дело в том, что большинство современных операционных усилителей выпускаются в корпусе DIP8/SO8 и в своём составе содержат два операционных усилителя. К примеру, вот фрагмент даташита (технического описания микросхемы) используемого мною ОУ:

Рис. 4. Расположение выводов у микросхемы ОУ NE5532.

Решается она следующим образом: входное напряжение поступает на сложный делитель R3-R5-R7. В результате получаются два аналоговых уровня соответствующих не инвертирующим входам ОУ.

Тот, что получается между резисторами R3-R5 будет говорить нам о глубоком разряде аккумулятора, так как он будет срабатывать при достаточно низком напряжении.

Тот, что получается между резисторами R5-R7 будет говорить нам о полном заряде аккумулятора, так как он будет срабатывать при высоком напряжении на клеммах аккумулятора.

Сразу замечу, что схема мной собиралась не раз и тестировалась на лабораторном блоке питания и реальной батарейке. По этому все комментарии по настройке тут особо не нужны, так как схема работает сразу практически без настройки. Схема отлично работает с 9В свинцовыми и МеОН аккумуляторами. Для популярных в последнее время Li-ion батареек она несколько изменяется: современные Li-ion батарейки работают в диапазоне 4,2-2,4В. Для них питание операционного усилителя выбирается на уровне 2,4В (под стандартный стабилизатор), фиксированный уровень сравнения вместо 2,5В становится 1,2В и используются низковольтные ОУ. В остальном схема точно такая-же.

Рис.5. Схема индикатора зарядки/разрядки батареи.

Несколько тонкостей работы с компараторами.

Данный материал написан для людей, которые уже попробовали поработать с компараторами и хотят углубиться в данной теме:

1. Чувствительность компаратора зависит от величины минимального напряжения между входами. Если вы стараетесь сделать очень точные измерения, по типу вытащить 0,001*С из схемы срабатывания охлаждения, то будьте готовы к тому, что у вас это не получиться в виду ограничений микросхемы

2. Во время переключения некоторое время компаратор переключается. Это свойство проявляется в основном при детекции вч сигналов. Если ваши рабочие частоты лежат до 100 кГц, то о данном параметре на всех современных ОУ можете не заморачиваться. В противном случае смотрите на величину скорости роста сигнала. Обычно у современных ОУ эта величина составляет единицы/десятки вольт в микросекунду. В вашем случае она считается по формуле:

Если данная величина получилась больше, чем параметр ОУ, то меняйте оу. На экране осциллографа при этом у вас будет сильное сваливание от прямоугольного сигнала на выходе ОУ к треугольному сигналу.

3. В некоторых случаях полезно реализовать гистерезис(запаздвание) на положительной обратной связи, но это рассмотрим подробнее в одном из следующих занятий практикума.

В конце концов вот вам приятный подарок, раз уж вы дочитали до конца. Вот видео автора данной статьи о компараторах, из которого можно подчеркнуть много интересного и полезного.

Заключение

А теперь собственно ваше практическое задание: на основе вышеизложенного собрать простую схему на компараторе и показать её любому своему знакомому с объяснениями как это работает. Особенно рекомендую собрать схему на датчик перегрева и протестировать её работу на примере стакана с горячей водой. Присылайте свои фото и комментарии с практикумом на адрес infomeanders.ru. А в качестве бонуса фотографии самого интересного практикума я выложу ниже в данной статье со ссылками на собравшего.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Источник: meanders.ru

Компараторы и триггеры Шмитта на ОУ

Всем доброго времени суток. В предыдущих статьях я рассказывал о применении операционных усилителей в линейных схемах, где ОУ охвачен отрицательной обратной связью, которая позволяет строить усилители, параметры которых будут в основном определяться элементами обвязки ОУ. Данная статья расскажет о применении ОУ без обратной связи или даже с положительной обратной связью (ПОС).

Работа операционного усилителя без обратной связи

Как известно напряжение на выходе ОУ U_ВЫХ определяется произведением входного дифференциального напряжения U_Д (разность напряжений между входными выводами) на коэффициент усиления ОУ по напряжению К_U

Операционные усилители имеют очень большой коэффициент усиления ОУ по напряжению К_U = 10 5 … 10 6 , а выходное напряжение не может выйти за пределы напряжения питания (обычно несколько меньше). Поэтому, для того чтобы ОУ работал в качестве усилителя напряжения максимальное входное дифференциальное напряжение не должно превышать нескольких десятков мкВ (при U_ПИТ = 15 В, К_U = 10 5 , U_Д ≈ 150 мкВ). С учётом вышесказанного можно сделать вывод, что без применения отрицательной обратной связи, которая снижает усиление ОУ в схеме, применение ОУ бесполезно, так как при входных напряжениях в несколько милливольт ОУ войдёт в насыщение с выходным напряжением равным напряжению питания.

Но существуют схемы, в которых операционные усилители применяются без обратной отрицательной связи, а в некоторых случаях специально вводят положительную обратную связь (ПОС) для увеличения коэффициента усиления схем. Одним из видов таких схем являются пороговые устройства, в состав которых входят различные компараторы, триггеры Шмитта, детекторы уровней напряжения.

Принцип работы компаратора

Простейшим пороговым устройством является компаратор. Он сравнивает напряжение, которое поступает на один из его входов, с опорным напряжением, которое присутствует на другом его входе. Простейший компаратор получается из операционного усилителя, в котором отсутствует отрицательная обратная связь. Рассмотрим принцип работы компаратора напряжений на основе ОУ, схема которого изображена ниже

Использование ОУ в качестве компаратора и графики входного и выходного напряжений.

В основе компаратора лежит ОУ на инвертирующий вход, которого поступает входное напряжение U_BX, а неинвертирующий вход соединён с источником опорного напряжения U_ОП. Принцип работы компаратора изображённого на рисунке заключается в следующем: когда входное напряжение U_BX больше опорного U_ОП, то выходное напряжение принимает значение отрицательного напряжения насыщения –U_НАС и остаётся неизменным пока входное напряжение U_BX не уменьшиться ниже опорного напряжения U_ОП, в этом случае на выходе будет напряжение положительного насыщения +U_НАС.

На рисунке изображен компаратор с инвертирующим выходным сигналом по отношению к входному сигналу. Для того, чтобы не происходило инверсии на выходе необходимо поменять подключение выводов ОУ, то есть входной сигнал должен поступать на неивертирующий вход, а опорное напряжение на инвертирующий вывод. Тогда при превышении опорного напряжения на выходе ОУ будет положительное напряжение насыщения, а при входном напряжении меньше, чем опорное напряжение на выходе будет присутствовать отрицательное напряжение насыщения ОУ.

Основные схемы компаратора

Существует много разновидностей компараторов, но в из основе лежат две основные схемы: одновходовая и двухвходовая. Одновходовая схема позволяет сравнивать разнополярные напряжения по модулю, то есть по абсолютной величине. Двухвходовый же компаратор сравнивает два напряжения с учётом знака. Расссмотрим обе схемы подробнее.

Схема одновходового компаратора.

На рисунке выше изображён одновоходовый компаратор, позволяющий сравнивать два разнополярных напряжения по абсолютному значению (по модулю). В его основе лежит инвертирующий сумматор, в котором отсутствует отрицательная обратная связь, поэтому ослабления коэффициент усиления операционного усилителя не происходит. В результате чего на инвертирующем входе ОУ происходит суммирование входного напряжения U_BX и опорного напряжения U_ОП приведённого к инвертирующему входу U_ПРИВ, а результат суммирования усиливается ОУ и выводится на его выход. Для того чтобы происходило сравнение необходимо фактически производить операцию вычитания, то есть напряжения на входах U_BX и U_ПРИВ должны иметь разную полярность.

Приведённое напряжение U_ПРИВ можно вычислить по следующему выражению

Резистор R3 предназначен для компенсации входного тока смещения и должен быть равен величине параллельно соединённых резисторов R1 и R2

Основным недостатком данной схемы является необходимость использования стабилизированного отрицательного напряжения, что приводит к усложнению схемы. Поэтому одновходовый компаратор не получил широкого распространения.

Наибольшее распространение получила схема двухвходового компаратора, в котором отсутствует необходимость в отрицательном напряжении. Схема данного компаратора приведена ниже

Схема двухвходового компаратора.

В основе двухвходового компаратора лежит дифференциальный усилитель, в котором отсутствует отрицательная обратная связь, поэтому разность между входным напряжением U_BX и U_ОП опорным напряжение усиливается ОУ, не имеющего снижения коэффициента усиления из-за отсутствуя ООС, и выделяется на выходе ОУ. В данной схеме входные резисторы R1 и R2 имеют одинаковое значение.

Компараторы применяются в широком спектре схем:

Триггеры Шмитта и в схемах формирования сигнала, преобразующих сигнал произвольной формы в прямоугольный или импульсный сигнал.
Детекторы уровня – схемы, в которых происходит индицирование момента достижения входным сигналом заданного уровня опорного напряжения.
Генераторы импульсных сигналов, например, треугольной или прямоугольной формы.

При использовании компаратора в схемах, где входное напряжение медленно меняется и амплитуда сигнала очень близка к опорному напряжению, то шумы на входном выводе могут вызвать ложные срабатывания компаратора и на его выходе могут появиться дополнительные импульсы, что продемонстрировано на рисунке ниже

Появление ложных импульсов на выходе компаратора.

Для устранения таких ложных срабатываний компаратора, в его схему вводится некоторый гистерезис, путём добавления положительной обратной связи (ПОС) к операционному усилителю.

Триггер Шмитта

Как сказано выше для устранения ложных срабатываний компаратора, известных, как «дребезг контактов» необходимо использовать схему компаратора с петлёй гистерезиса, которая получила название триггера Шмитта.

В одной из статей я рассказывал о триггере Шмитта выполненном на транзисторах. Он характеризуется тем, что в отличие от компаратора имеет так называемую петлю гистерезиса. То есть компаратор переключается из высокого уровня напряжения в низкий при одной и той же величине входного напряжения, а триггер Шмитта имеет два уровня (порога) переключения. Данное различие иллюстрирует изображение ниже

Изменение входного и выходного напряжения компаратора (справа) и триггера Шмитта (слева).

Уровни напряжения, при которых происходит переключение триггера Шмитта называются верхним уровнем (порогом) срабатывания триггера U_ВП и нижним уровнем (порогом) срабатывания триггера U_НП.

Для реализации триггера Шмитта применяют ОУ охваченные положительной обратной связью (ПОС), которая реализуется подачей на неинвертирующий вход части выходного напряжения. Схема триггера Шмитта изображена ниже

Триггер Шмитта на операционном усилителе.

Работа триггера Шмитта во многом похожа на работу компаратора, только в отличие от него в триггере опорное напряжение не постоянно, а зависит от разности выходного и опорного напряжений, то есть имеет различные значения.

Рассмотрим инвертирующий триггер Шмитта. В исходном входное напряжение не превышает верхнего уровня срабатывания триггера U_ВП, поэтому на выходе присутствует положительное напряжение насыщения U_НАС+ (примерно на 1 – 2 В ниже положительного напряжения питания U_ПИТ+). Когда входное напряжение достигает верхнего порога переключения U_ВП выходное напряжение резко упадёт до уровня отрицательного напряжения насыщения U_НАС-(примерно на 1 – 2 В выше отрицательного напряжения питания U_ПИТ-). Верхний уровень напряжения переключения триггера Шмитта определяется следующим выражением

Далее триггер остаётся в устойчивом состоянии до тех пор, пока входное напряжение не станет меньше нижнего порога срабатывания U_НП, а на выходе триггера установится положительное напряжение насыщения U_НАС+. Нижний порог срабатывания триггера определяется следующим выражением

Таким образом, петля гистерезиса будет зависеть от соотношения резисторов R2 и R3, а ширина петли гистерезиса U_ГИС определяется разностью верхнего порога срабатывания U_ВП и нижнего порога срабатывания U_НП

Триггеры Шмитта на ОУ являются основой для построения различных генераторов импульсов, поэтому важнейшими характеристиками ОУ работающих в импульсных схемах является быстродействие, которое зависит от задержек срабатывания и времени нарастания выходного напряжения.

Ограничение уровня выходного напряжения компаратора и триггера Шмитта

Применение положительной обратной связи (ПОС) в компараторах и триггерах Шмитта ускоряет переключение схем, но в связи с тем, что выходное напряжение U_ВЫХ изменяется от U_НАС+ до U_НАС-, то время переключения составляет довольно значительную величину (от долей до единиц микросекунд).

Кроме того существует проблема несовместимостей уровней выходного напряжения, к примеру, при напряжении питания ОУ U_ПИТ = ±15 В, выходное напряжение составит U_ВЫХ ≈ ±14 В (U_НАС+ ≈ +14 В, а U_НАС- ≈ -14 В), в то время как уровни ТТЛ микросхем составляют около +5 В или 0 В.

Для устранения вышеописанных проблем применяют так называемую привязку или ограничение уровня выходного напряжения, для этого в компаратор или триггер Шмитта вводят ООС в виде различных схем ограничения. Простейшими ограничительными схемами являются диоды или стабилитроны. Схема триггера Шмитта с ограничение выходного напряжения показана ниже

Триггер Шмитта с ограничением выходного напряжения при помощи стабилитрона в цепи ООС.

Ограничение выходного напряжения в триггере Шмитта работает следующим образом. При поступлении на инвертирующий вход напряжения меньше, чем напряжение опорного уровня (U_ВХ

Триггер Шмитта с симметричным ограничением выходного напряжения.

В данной схеме реализуется симметричное ограничение выходного напряжения относительно опорного напряжения, причем выходное напряжение выше опорного напряжения ограничивается стабилитроном VD1, а напряжение при этом составит на 0,7 В больше напряжения стабилизации. В случае же выходного напряжения ниже опорного, то выходное напряжение будет на 0,7 В ниже напряжения стабилизации стабилитрона VD2.

При расчёте компараторов и триггеров Шмитта с ограничением выходного напряжения в качестве U_НАС+ необходимо использовать U_СТ (когда используется один стабилитрон) или U_СТVD1 (при двухстороннем ограничении). А вместо U_НАС- необходимо использовать значение падения напряжения на диоде примерно 0,7 В (при одном стабилитроне) или U_СТVD2 (при двухстороннем ограничении).

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Источник: www.electronicsblog.ru

Компаратор на основе операционного усилителя. Плюсы и минусы

Вообще говоря, сделать из операционного усилителя хороший компаратор невозможно. Чтобы получить оптимальные характеристики и не тратить дополнительное время на отладку, лучше всего использовать специализированную микросхему компаратора.

Компаратор – отличная схема, поскольку обеспечивает почти идеальный переход от аналогового сигнала к цифровому. Компаратор выглядит как устройство с двумя линейными входными сигналами, уровень цифрового выхода которого может быть либо высоким, либо низким, в зависимости от соотношения входных сигналов. Просто, но очень полезно.

Если в вашем устройстве должна быть подобная схема, лучше всего использовать микросхему компаратора, предназначенную именно для таких приложений. Однако многим разработчикам известно, что стандартный операционный усилитель (ОУ) также можно использовать в качестве компаратора. Это особенно привлекательно в тех случаях, когда в устройстве остается незадействованный ОУ, и его использование не потребует ни дополнительных затрат, ни места на печатной плате.

Однако, весьма вероятно, что получившийся из ОУ компаратор не оправдает ваших ожиданий, и его характеристики, возможно, будут далеки от оптимальных. Ошибки, обусловленные непрофессиональным подходом, могут привести к тому, что время разработки и отладки намного превысит планируемое. Лучше всего, если вам нужен компаратор, и вы хотите избежать проблем и получить наилучший возможный результат, использовать микросхему компаратора.

В чем реальные различия между операционным усилителем и компаратором?

Основные различия между ними следующие:

Встроенные цепи фазовой коррекции, необходимые для обеспечения устойчивости ОУ, делают устройство слишком медленным для операций переключения.
Входные каскады ОУ обычно защищены диодами или дополнительными транзисторами, которые нередко препятствуют использованию ОУ в схеме компаратора.
Выходной каскад ОУ рассчитан на использование в линейном режиме. При двуполярном питании его выходное напряжение изменяется от одной шины питания до другой, и для использования в цифровых схемах требует смещения уровней.
Выходной каскад истинного компаратора сконструирован для работы в режиме насыщения со стандартными логическими уровнями сигналов. Часто его выход делается по схеме с отрытым коллектором (стоком).
Для установки коэффициента усиления и других характеристик схемы ОУ обычно включается с резисторами обратной связи. Компаратор, как правило, работает с разомкнутой петлей, то есть, без обратной связи.
По сравнению с ОУ компараторы имеют меньшие времена задержки и очень высокую скорость нарастания выходного напряжения.

Несмотря на внешнее сходство, две схемы различны и предназначены для разных приложений.

Так можно ли использовать ОУ в качестве компаратора? [1] Возможно. Многие инженеры используют. Нередко так делают, когда требуется лишь один компаратор, а в корпусе счетверенного ОУ остался «свободный» усилитель. Необходимая для устойчивой работы ОУ фазовая коррекция означает, что такой компаратор будет очень медленным, но если особых требований к быстродействию не предъявляется, может быть достаточно и операционного усилителя. Иногда такой подход вполне приемлем, но в некоторых случаях он непригоден.

Работа компаратора

Один из способов разобраться с работой компаратора – изучить базовую конфигурацию ОУ, показанную на Рисунке 1а. Усилитель имеет очень большой коэффициент усиления без обратной связи (A_OL >> 1000). То, что он усиливает, – это разность между двумя входами V₁ и V₂. Выходное напряжение равно

Из-за высокого коэффициента усиления для положительного или отрицательного насыщения выхода большого входного дифференциального сигнала (V₂ – V₁) не требуется. Например, при напряжении источника питания ±5 В и коэффициенте усиления без обратной связи, равном 100,000, выходное напряжение достигнет шины питания при дифференциальном входном сигнале с уровнем 5/100,000 = 50 мкВ или выше. Передаточная характеристика вход-выход изображена на Рисунке 1б.


Рисунок 1.	Операционный усилитель в инвертирующем включении (а) и его передаточная характеристика вход-выход (б).

Истинный компаратор работает от одного источника питания, как правило, того же, который используется для цифровой логики. Выход через подтягивающий резистор подключен к шине питания (Рисунок 2а). На входы компаратора поданы опорное напряжение V_REF и сигнал V_IN, уровень которого сравнивается с опорным уровнем. В качестве опорного и сигнального может использоваться любой из двух выходов компаратора. Обычно опорное напряжение постоянно, а входной сигнал изменяется. Компаратор может включаться в двух основных конфигурациях:

Источник: www.rlocman.ru

Схема компаратора с операционным усилителем

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.

Источник: instrument.guru

Компаратор на lm358 схема — Морской флот

Обозначение и технические характеристики

УГО отображение компаратора выглядите следующим образом:

Фото – УГО компаратора

Фото – Компаратор

Фото – схема компаратора

Фото – простой компаратор

Но у компараторного усилителя существует несколько существенных недостатков:

Операционные усилители предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью. Но при этом, ОУ имеет более длительный режим восстановления;
Почти все операционные усилители имеют конденсатор внутренней компенсации, который ограничивает скорость нарастания выходного напряжения для высокочастотных сигналов. Исходя из этого, данная схема немного задерживает импульс;
Компаратор не имеет внутреннего гистерезиса.

Фото – аналоговый компаратор

Видео: компараторы

Принцип работы

Фото – схема работы компаратора

Назначение

Фото – компараторы для компьютера

Фото – ОУ компаратор

Программирование и компаратор

Чтобы работать, Вам понадобится специальная программа Maven. Для начала Вам нужно создать проект, для полноценной работы необходимо подключение к интернету. Создаете новый проект, в структуре выберете два компонента: comparator и pojo. Наличие проверяется при помощи утилиты JUnit 4.11;
Установите pom.xml и создайте новый файл. Прерывание процесса недопустимо, поэтому очень важно на каждом этапе сохранять. После осуществляется создание и настройка POJO, где указываются нужные настройки. Параметры зависят от требований к конкретной библиотеке. Это могут быть даты рождения, общая информация по проживанию и т. д.;
И только после создается компаратор. Это класс, который используется для поверки данных и их распределения по нужным папкам. Использование данного класса необходимо, если нужно отсортировать определенную информацию по заданным параметрам (цвета, размеры, даты). Благодаря этому обеспечивается защита данных и их классификация по определенному принципу.

Операционный усилитель LM358 стал одним из самых популярных типов компонентов аналоговой электроники. Этот небольшой компонент может быть использован в самых разнообразных схемах, осуществляющих усиление сигналов, в различных генераторах, АЦП и прочих полезных устройствах.

Все радиоэлектронные компоненты следует разделять по мощности, диапазону рабочих частот, напряжению питания и прочим параметрам. А операционный усилитель LM358 относится к среднему классу устройств, которые получили самую широкую сферу применения для конструирования различных устройств: приборы контроля температуры, аналоговые преобразователи, промежуточные усилители и прочие полезные схемы.

Описание микросхемы LM358

Подтверждением высокой популярности микросхемы являются ее рабочие характеристики, позволяющие создавать много различных устройств. К основным показательным характеристикам компонента следует отнести нижеследующие.

Приемлемые рабочие параметры: в микросхеме предусмотрено одно и двухполюсное питание, широкий диапазон напряжений питания от 3 до 32 В, приемлемая скорость нарастания выходного сигнала, равная всего 0,6 В/мкс. Также микросхема потребляет всего 0,7 мА, а напряжение смещения составит всего 0,2мВ.

Описание выводов

Микросхема реализована в стандартных корпусах DIP, SO и имеет 8 выводов для подключения к цепям питания и формирования сигналов. Два из них (4, 8) используются в качестве выводов двухполярного и однополярного питания в зависимости от типа источника или конструкции готового устройства. Входы микросхемы 2, 3 и 5, 6. Выходы 1 и 7.

В схеме операционного усилителя имеются 2 ячейки со стандартной топологией выводов и без цепей коррекции. Поэтому для реализации более сложных и технологичных устройств потребуется предусматривать дополнительные схемы преобразования сигналов.

Микросхема является популярной и используется в бытовых приборах, эксплуатируемых при нормальных условиях, и в особых с повышенной или пониженной температурой окружающей среды, высокой влажностью и прочими неблагоприятными факторами. Для этого интегральный элемент выпускается в различных корпусах.

Аналоги микросхемы

Являясь средним по параметрам, операционный усилитель LM358 имеет аналоги по техническим характеристикам. Компонент без буквы может быть заменен на OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C, NE532, OP04, OP221, OP290. А для замены LM358D потребуется использовать KIA358F, NE532D, TA75358CF, UPC358G. Интегральная микросхема выпускается в серии с другими компонентами, которые имеют отличия лишь в температурном диапазоне, предназначенные для работы в суровых условиях.

Встречаются операционные усилители с максимальной температурой до 125 градусов и с минимальной до 55. Из-за чего сильно разнится и стоимость устройства в различных магазинах.

К серии микросхем относятся LM138, LM258, LM458. Подбирая альтернативные аналоговые элементы для применения в устройствах важно учитывать рабочий температурный диапазон. Например, если LM358 с пределом от 0 до 70 градусов недостаточно, то можно использовать более приспособленные к суровым условиям LM2409. Также довольно часто для изготовления различных устройств требуется не 2 ячейки, а 1, тем более, если место в корпусе готового изделия ограничено. Одними из самых подходящих для использования при конструировании небольших устройств являются ОУ LM321, LMV321, у которых также есть аналоги AD8541, OP191, OPA337.

Особенности включения

Существует много схем подключения операционного усилителя LM358 в зависимости от необходимых требований и выполняемых функций, которые будут к ним предъявлены при эксплуатации:

неинвертирующий усилитель;
преобразователь ток-напряжение;
преобразователь напряжение-ток;
дифференциальный усилитель с пропорциональным коэффициентом усиления без регулировки;
дифференциальный усилитель с интегральной схемой регулирования коэффициента;
схема контроля тока;
преобразователь напряжение-частота.

Компаратор напряжения на ОУ: принцип работы, схемы

Обозначение и технические характеристики

УГО отображение компаратора выглядите следующим образом:

Фото — УГО компаратора

Фото — Компаратор

Фото — схема компаратора

Фото — простой компаратор

Но у компараторного усилителя существует несколько существенных недостатков:

Операционные усилители предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью. Но при этом, ОУ имеет более длительный режим восстановления;
Почти все операционные усилители имеют конденсатор внутренней компенсации, который ограничивает скорость нарастания выходного напряжения для высокочастотных сигналов. Исходя из этого, данная схема немного задерживает импульс;
Компаратор не имеет внутреннего гистерезиса.

Фото — аналоговый компаратор

Видео: компараторы

Принцип работы

Фото — схема работы компаратора

Назначение

Фото — компараторы для компьютера

Фото — ОУ компаратор

Программирование и компаратор

Чтобы работать, Вам понадобится специальная программа Maven. Для начала Вам нужно создать проект, для полноценной работы необходимо подключение к интернету. Создаете новый проект, в структуре выберете два компонента: comparator и pojo. Наличие проверяется при помощи утилиты JUnit 4.11;
Установите pom.xml и создайте новый файл. Прерывание процесса недопустимо, поэтому очень важно на каждом этапе сохранять. После осуществляется создание и настройка POJO, где указываются нужные настройки. Параметры зависят от требований к конкретной библиотеке. Это могут быть даты рождения, общая информация по проживанию и т. д.;
И только после создается компаратор. Это класс, который используется для поверки данных и их распределения по нужным папкам. Использование данного класса необходимо, если нужно отсортировать определенную информацию по заданным параметрам (цвета, размеры, даты). Благодаря этому обеспечивается защита данных и их классификация по определенному принципу.

Мультивибратор на оу с однополярным питанием

ПОС в компараторе на ОУ образована резисторами R₂, R₃. При этом часть выходного напряжения подается на неинвертирующий вход ОУ. Времязадающая цепь образована емкостью С_{и сопротивлением R_{. На вход подается импульс запуска положительной полярности, дифференцирующая цепочка R₁, С выделяет фронты импульса, а диод пропускает на вход U₊ ОУ только передний положительный фронт.}}

Рис. 10.12. Схема ждущего мультивибратора на основе компаратора (а)
и временные диаграммы его работы (б)

Пусть изначально выход компаратора находится в насыщении и U_ВЫХ = 0. Конденсатор С_{разряжен через диод VD2 до уровня, не превышающего величины падения напряжения на прямо смещенном p-n-переходе и соответствующего примерно 0,6 В. При появлении на входе положительного перепада не менее 0,6 В происходит рассогласование компаратора. За счет ПОС, напряжение которой на неинвертирующем входе определяется выражением}

, он переключается, т.е. переходит в режим отсечки с U_ВЫХ = U.

Цепь разряда конденсатора С_{блокируется высоким потенциалом U_ВЫХ, и он начинает заряжаться до напряжения}

по цепи U_ВЫХ→R_{→С_{→земля. При U_С_{= U_─ > U₊ снова происходит рассогласование компаратора и его быстрое
опрокидывание в исходное состояние за счет ПОС, а конденсатор С_{быстро разряжается через открывшийся диод. Длительность формируемого импульса определяется выражением t = 0,7. 0,9R_{× C_{.10.3. Схемы широтно-импульсной модуляции (ШИМ)
и аналого-цифрового преобразователя (АЦП)
При ШИМ с заданной периодичностью формируются импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде входного сигнала. Принцип ШИМ часто используется при построении АЦП.
Рис. 10.13. Принцип ШИМ
Схемы ШИМ строят на основе одновибраторов путем замены времязадающей цепи на управляемые источники тока. Это обеспечивает высокую точность задания длительности импульса пропорционально величине U_ВХ.
Структурная схема АЦП приведена на рис. 10.14.
Рис. 10.14. Структурная схема АЦП
Напряжение U_ВХ подается на схему ШИМ, формирующей импульсы переменной длительности. На схеме «И» эти импульсы заполняются тактовой последовательностью с частотой f_{и поступают на счетчик, формирующий двоичный изменяющийся код, зависящий от амплитуды входного напряжения. При каждом запуске схемы ШИМ содержимое счетчика переносится в регистр, а сам счетчик обнуляется.}
Рассмотренный процесс иллюстрируется на рис. 10.15.
Рис. 10.15. Временные диаграммы работы схемы АЦП
Контрольные вопросы к лекции
1. На чем основана работа простейшего компаратора?
2. Какие недостатки и каким образом устраняет триггер Шмитта?
3. Чем определяется напряжение гистерезиса в триггере Шмитта?
4. Какое условие необходимо для обеспечения опрокидывания дискретной схемы триггера Шмитта?
5. За счет чего обеспечивается генерация колебаний в мультивибраторе?
6. За счет чего обеспечивается запуск и опрокидывание схемы одновибратора?
7. В чем заключается принцип ШИМ?
8. В чем заключается принцип работы схемы АЦП?
Ждущий мультивибратор (ЖМВ) – это генератор одиночных прямоугольных видеоимпульсов (отсюда его второе название – одновибратор). В интервале между импульсами (во время пауз) ЖМВ находится в устойчивом «дежурном» режиме, вывести из которого его можно только с помощью короткого импульса запуска. После формирования одиночного прямоугольного импульса ЖМВ возвращается в устойчивое состояние самопроизвольно, без внешнего воздействия. Таким образом, схема ЖМВ является моностабильной (т. е. имеет одно устойчивое состояние, а другое – неустойчивое). Схемы мультивибраторов сильно различаются топологически в зависимости от того, какие активные элементы входят в них.
Рис. 10.1
Схема ждущего мультивибратора на ОУ приведена на рис. 10.1, а диаграммы напряжений, поясняющие ее работу, – на рис. 10.2.
Мультивибратор состоит из регенеративного компаратора (в составе ОУ и резистивного делителя R₂–R₃), зарядной цепи, состоящей из сопротивления R₁, конденсатора C₁ и диода VD₁, а также из цепи запуска (дифференцирующей цепи C₂–R₄ и диода VD₂в качестве ограничителя снизу). Так как выход всего ЖМВ совпадает с выходом компаратора, то очевидно, что выходной сигнал может принимать значения ±Е (равные напряжениям источников питания ОУ).
Во время пауз между импульсами выходное напряжение равно –Е, при отрицательном выходном напряжении диод VD₁ исключает возможность заряда конденсатора C₁. Так как U_вых = –Е, то из-за наличия делителя R₂–R₃ потенциал неинвертирующего входа ОУ равен
= +ЕR₃(R₂ + R₃) = –gЕ,а потенциал инвертирующего входа
= 0, так как диод VD₁ открыт и шунтирует конденсатор C₁.
Рис. 10.2
После подачи на неинвертирующий вход ОУ положительного запускающего импульса с амплитудой, по модулю превосходящей –gЕ, компаратор в составе ЖМВ срабатывает, на выходе ЖМВ устанавливается напряжение U_вых = +Е. Начинается формирование прямоугольного импульса. Диод VD₁ закрывается и начинается заряд конденсатора С₁ через сопротивление R₁ в направлении +Е (с постоянной времени С₁R₁). На неинвертирующем входе фиксируется потенциал
= = +ЕR₃(R₂ + R₃) = +gЕ. Когда напряжение на конденсаторе С₁ достигает значения +gЕ, компаратор снова срабатывает (на сей раз без подачи сигнала запуска), формирование импульса завершается, на выходе восстанавливается напряжение U_вых = –Е, а заряд, накопленный на конденсаторе C₁, быстро стекает через диод VD₁, который вновь открывается в прямом направлении. После этого схема окончательно возвращается в исходное состояние.Схема рис. 10.1 формирует положительные импульсы амплитудой 2Е (для формирования отрицательных импульсов необходимо развернуть оба диода, имеющиеся в схеме). Длительность импульса, формируемого ЖМВ на ОУ, определяется всеми основными элементами схемы: τ = С₁R₁ln(l + R₂/R₃), время восстановления τ_в = 3С₁r_VD_отк. Период импульсов на выходе ЖМВ равен периоду импульсов запуска, но не может быть меньше, чем (τ + τ_в).
Дата добавления: 2016-10-07 ; просмотров: 3894 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Основой схемы мультивибратора (рис. 9.3, а) служит компаратор на ОУ с положительной обратной связью. Автоколебательный режим работы создается за счет подключения к инвертирующему входу времязадающей цепи из конденсатора С и резистора R. Принцип действия схемы иллюстрируют временные диаграммы, приведенные на рис. 9.3, б.
Допустим, что перед включением питания конденсатор С разряжен то нуля, и тогда после включения питания на выходе ОУ установится, например, максимальное положительное напряжение U + _вых._max, поддерживаемое действием положительной обратной связи с выхода ОУ на прямой вход через резистор R1. Это напряжение поступает на цепочку RC, создавая ток заряда конденсатора С. Напряжение U_C на конденсаторе, подключенном к инвертирующему входу ОУ, начинает увеличиваться. На прямой вход ОУ поступает напряжение U_R₂с делителя R1, R2, подключенного к выходу ОУ. Когда напряжение U_C на конденсаторе С чуть превысит напряжения на U_R₂ на делителе R1, R2 (это соответствует состоянию на входах ОУ U_пр — U_инв — _вых._max. Одновременно с этим напряжение U_R₂ на делителе R1, R2 изменит свой знак на противоположный.
С этого момента начинается перезаряд конденсатора С в обратном направлении, так как на цепочку RC поступает уже отрицательное напряжение с выхода ОУ. Напряжение на конденсаторе U_C уменьшается и когда оно станет чуть меньше напряжения U_R₂ (что соответствует состоянию на входах ОУ U_пр — U_инв > 0), ОУ возвратится в состояние с максимальным положительным напряжением U + _вых._max. Далее процессы в схеме повторяются.
Частота следования импульсов симметричного мультивибратора
Время t_и можно определить по длительности перезаряда конденсатора С в цепи с резистором R и напряжением, меняющимся от -U_R₂ до +U_R₂
Таким образом, частота выходных импульсов мультивибратора зависит от постоянной времени t = RC времязадающей цепи и коэффициента передачи цепи положительной обратной связи e = R₂/(R₁+R₂).
Ждущий мультивибратор (одновибратор) на ОУ
Одновибраторы предназначены для формирования прямоугольного импульса требуемой длительности при воздействии на входе схемы короткого запускающего импульса. Одновибраторы имеют два устойчивых состояния, одно из которых устойчивое (режим ожидания), а второе – неустойчивое. Неустойчивое состояние наступает с приходом входного запускающего импульса. Оно продолжается некоторое время, определяемое задающей цепью, после чего одновибратор возвращается в исходное устойчивое состояние. Выходной импульс формируется в результате следования одного за другим двух тактов переключения схемы.
На рис. 9.4, а приведена наиболее распространенная схема одновибратора на ОУ, на рис. 9.4, б – временные диаграммы его работы.
Основой схемы одновибратора служит схема мультивибратора рис. 9.3, а, в которой для создания ждущего режима работы параллельно конденсатору С подключен диод VD1. Для запуска одновибратора предназначена цепочка С1, R3, VD2. Цепочка С1, R3 дифференцирует (укорачивает) входной импульс, а диод VD2 выделяет положительную составляющую продифференцированного импульса.
В исходном состоянии напряжение на выходе ОУ равно U — _вых._max, что определяется напряжением положительной обратной связи, поступающим на прямой вход ОУ с делителя R1, R2. Напряжение на инвертирующем входе, равное падению напряжения на диоде VD1 от протекания прямого тока по цепи c резистором R, близко к нулю.
Входной импульс в момент времени t₁ переводит ОУ в состояние U + _вых._max. На прямой вход ОУ поступает положительное напряжение U_R₂ с делителя R1, R2, удерживающее его в этом состоянии. Выходное напряжение положительной полярности вызывает процесс заряда конденсатора С в цепи с резистором R. Когда напряжение U_C в момент времени t₂ становится чуть больше, чем U_R₂, ОУ возвращается в исходное состояние с выходным напряжением U — _вых._max.
После момента времени t₂ в схеме наступает процесс восстановления исходного напряжения на конденсаторе U_C = 0, который обусловливается изменившейся полярностью напряжения на выходе ОУ. Процесс восстановления заканчивается в момент t₂ тем, что напряжение на конденсаторе достигает напряжения отпирания диода VD1.
Длительность импульса, формируемого одновибратором, равна
Время восстановления напряжения (t₂— t₃) на конденсаторе С определяется выражением
Из приведенных выражений видно, что t_и > t_восст. Это является одним из достоинств схемы, так как процесс восстановления исходного состояния схемы должен быть завершен к приходу очередного запускающего импульса.
Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 868 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ
звуковой ГУН на операционных усилителях MBS Electronics
Управляемый Напряжением Генератор (ГУН, VCO — Voltage Controlled Oscillator) — это генератор , частота выходного сигнала которого зависит от величины напряжения, подаваемого на специальный управляющий вход. Такие генераторы могут работать в разных частотных диапазонах, например, они издавна используются в радиочастотном диапазоне для настройки УКВ приемников.
В контексте данной статьи нас интересует ГУН, работающий в звуковом диапазоне. Такой генератор необходим для построения различных электронных музыкальных инструментов, таких как аналоговые музыкальные синтезаторы или синтезаторы звуков ударных инструментов. Кроме того, звуковой ГУН можно использовать в измерительном генераторе качающейся частоты, который, совместно с осциллографом, позволяет снимать амплитудно-частотные характеристики звуковых трактов, например усилителей, фильтров и т.д.
Чаще всего современный ГУН строится на основе специализированных микросхем, таких как NE566 или аналогичных. Если у вас нет такой микросхемы но необходим управляемый генератор, то его можно построить на основе операционных усилителей и транзисторов общего применения. нужно однако иметь в виду, что простые схемы ГУН на дискретных элементах часто имеют проблемы с термостабильностью (если не принимать специальных дополнительных мер для термостабилизации).
Самый дешевый ГУН можно создать на очень распространенной ОУ типа LM358. Это очень дешевое решение и его можно использовать если вам нужны частоты не выше 5 килогерц. Подобный ГУН на LM358 не очень хорошо работает на более высоких частотах. Дело в том, что LM358 — это маломощный операционный усилитель с очень простыми характеристикам. Однако, на этой микросхеме легко реализовать низкочастотный ГУН, для которого требуется только один источник питания +5ВВ…+15В. Схема такого ГУН с однополярным питанием приведена ниже:
Схема построена по известной структуре «интегратор-компаратор» и имеет два выхода, выход треугольного сигнала и выход прямоугольного сигнала. Если вам нужен синусоидальный сигнал, необходимо применить дополнительный узел преобразования треугольного сигнала в синусоидальный, например такой как на схеме в конце статьи.
Как работает схема ГУН?
На первом ОУ U1A построен интегратор, на втором U1B — компаратор. Электронный ключ построен на транзисторе Q1.
Интегратор (U1A) интегрирует поступающее на вход управляющее напряжение. Когда плавно увеличивающееся напряжение на выходе интегратора достигает порогового уровня, компаратор U1B переключается в противоположное состояние и переключает ключ на транзисторе Q1. При этом начинается обратное интегрирование и на входе интегратора появляется линейно спадающее напряжение. Это продолжается до момента следующего переключения компаратора, после чего цикл повторяется.
Резисторы во входных цепях предназначены для обеспечения идентичности положительного и отрицательного времени интегрирования, поэтому, R3A и R3B включены параллельно (так как точное половинное значение недоступно в большинстве серий резисторов).
Сигнал на выходеU1A представляет собой очень линейную треугольную волну. Частотный диапазон определяется емкостью конденсатора C2 и номиналами всех резисторов во входных цепях, но первичными частотозадающими резисторами являются R2 и R3 (A и B). Соотношение R1 и R4, а также R2 и R3 должно быть таким, как показано для треугольной волны. Если точные соотношения не поддерживаются, форма волны станет пилообразной с разными временами подъема и спада.
U1B — это компаратор (триггер Шмитта). Его выходное состояние меняется скачкообразно когда входное напряжение достигает верхнего или нижнего порога. Положительная обратная связь в компараторе используется для обеспечения того, чтобы треугольная волна имела определенный размах напряжения. Источник питания должен быть стабилизированным, иначе амплитуда двух выходов будет изменяться в зависимости от напряжения питания. При напряжении питания 12 В треугольная форма волны будет иметь амплитуду 3,6 В от пика до пика с центром на половине напряжения питания. Половина напряжения питания устанавливается делителем напряжения на резисторах R9 и R10.
Нет простого способа определить выходную частоту генератора, потому что она зависит от параметров входной цепи (особенно R2 и R3A, R3B) и C2. Кроме того, частота также зависит от пороговых напряжений компаратора (U1B). Резисторы R6 и R7 устанавливают порог, на который также влияет выходное напряжение U1B. Все это также немного зависит от сопротивления нагрузки и температуры микросхемы. При показанных значениях и в среднем положении движка VR1 частота составляет примерно 292 Гц. Согласно симулятору, зависимость частоты от входного напряжения — примерно 55 Гц на один вольт. Это означает, что если входное напряжение составляет 1 В, выходная частота составляет 55 Гц, 110 Гц для 2 В, 165 Гц для 3 В и так далее. В зависимости частоты от напряжения присутствует некоторая нелинейность. Наихудшая линейность будет при значениях входного напряжения близких к нулю или напряжению питания.
Если вам требуется прецизионный ГУН, то потребуется схема полной температурной компенсации. Таким образом, данную схему можно рассматривать как ГУН общего назначения.
Лучшая производительность может быть получена при замене ОУ на TL072 (или любой другой достаточно быстрый операционный усилитель) с использованием двуполярного источника питания. Поскольку большинство из таких ОУ не могут снизить выходное напряжение до уровня отрицательного источника питания, нам необходимо добавить дополнительный резистор (R9, см. рис. ниже), чтобы гарантировать, что транзистор (Q1) будет включаться и выключаться должным образом. Q1 можно заменить полевым МОП-транзистором с малым сигналом, таким как 2N7000, но реального преимущества нет. Однако использование 2N7000 или аналогичного может незначительно улучшить симметрию формы сигнала, поскольку его сопротивление ниже, чем у биполярного транзистора.
В данной схеме ГУН работает от двуполярного источника питания, однако особой выгоды от этого мы не получаем, так как это никаким образом не упрощает схему, кроме того, что это позволяет напрямую поддавать модулирующий сигнал.
В среднем положении движка VR1 в этой версии частота составляет около 296 Гц, а чувствительность модуляции составляет около 28 Гц/В . Чувствительность уменьшена вдвое, поскольку эффективное напряжение питания было увеличено вдвое по сравнению с версией с одним источником питания.
Выходные сигналы U1A и U1B более или менее симметричны относительно нуля. Начальная частота может быть установлена потенциометром VR1, а сигнал модуляции симметричен относительно нуля. Если цепь источника имеет непосредственную связь (если закоротить конденсатор C1), она должна обеспечивать некоторый ток. В среднем положении потенциометра входное напряжение не будет нулевым (как может показаться на первый взгляд). Напряжение будет около -1,3 В, и для получения линейного изменения частоты источник модулирующего напряжения должен иметь низкий выходной импеданс. При желании входной сигнал может подаваться через буфер на дополнительном операционном усилителе, но для большинства приложений в этом нет необходимости.
Если вход модуляции подтянут к земле (например, если подается постоянный ток от другого операционного усилителя), базовая частота будет увеличена примерно до 330 Гц. Цифра 296 Гц выше применима только тогда, когда сигнал модуляции имеет емкостную связь, как показано на схеме, и допускает смещение -1,3 В постоянного тока.
Преобразователь треугольного сигнала в синусоидальный
Для многих приложений, особенно таких, как сканирование частот динамиков или кроссоверных сетей, вам обычно требуется по крайней мере разумное подобие синусоидлального сигнала. Следующая схема сделает именно это, но это не точная схема. Уровень выходного сигнала (и искажения) будут меняться в зависимости от температуры. В большинстве случаев это не является серьезным ограничением, но вряд ли вы получите низкий коэффициент искажений. Он будет примерно на уровне 1,5% THD (преимущественно нечетные гармоники).
Преобразователь треугольного сигнала в синусоидальный
Для многих приложений, особенно таких, как сканирование частот динамиков или кроссоверных сетей, вам обычно требуется по крайней мере разумное подобие синусоидлального сигнала. Следующая схема сделает именно это, но это не точная схема. Уровень выходного сигнала (и искажения) будут меняться в зависимости от температуры. В большинстве случаев это не является серьезным ограничением, но вряд ли вы получите низкий коэффициент искажений. Он будет примерно на уровне 1,5% THD (преимущественно нечетные гармоники).
Схема использует свойство нелинейности вольт — амперной характеристики полупроводниковых диодов. четыре диода используются для ограничения треугольной волны таким образом, чтобы получить минимальные искажения. Подстроечный резистор VR1 используется для обрезки искажений, но очень маловероятно, что вы сможете получить THD намного ниже 2%, потому что схема ограничителя значительно упрощена. Многие ИС функциональных генераторов используют расширенную версию диодного ограничителя для уменьшения искажений (но с гораздо более сложной схемой), но, несмотря на усложнение схемы, результат редко бывает лучше, чем 0,5.
Если вы не слишком беспокоитесь о минимизации искажений. просто используйте пару резисторов 2,2 кОм (обозначенных как «Alternate Divider», R1A и R2A). Схема, показанная на рисунке, рассчитана на входное напряжение около 8 В (пик-пик). Именно такой сигнал выдает ГУН на второй схеме. Если вы используете первую версию с одним источником питания, можно подавать сигнал на диодный ограничитель через конденсатор на 10 мкФ и одиночный резистор 1к. Просто удалите из схемы элементы VR1, R1A и R2A и подключите R1 напрямую к диодам.
Материал переведен с английского MBS Electronics. Источник https://sound-au.com/project162.htmhttps://sound-au.com/project162.htm
Операционный усилитель — Операционный усилитель как триггер Шмитта Операционный усилитель
— Операционный усилитель как триггер Шмитта — Электротехника Сеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange
0
+0
Авторизоваться
Подписаться
Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу Кто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил 1 год, 8 мес назад
Просмотрено
116 раз
\ $ \ begingroup \ $ Я работаю над проектом, для которого нужен триггер Шмитта.Я разработал его на микросхеме UA741. Я использую один источник питания на 9 В. Заземляю V-.
Вот мой дизайн.
Схема отлично работает как с этим программным обеспечением, так и с другим программным обеспечением.
Когда я делаю то же самое с оборудованием, оно не работает. Я даже получал 2 В на V-контакте, то есть на 4 контакте. Хотя я его заземлил. А выходное напряжение всегда 5,67 В на выводе 6.
Может ли кто-нибудь помочь мне и указать на мою ошибку?
Спасибо
Править…
Это моя новая схема. Есть ли здесь видимые ошибки? На железе еще не пробовал.
Спасибо
Создан 04 фев.
\ $ \ endgroup \ $ 8 \ $ \ begingroup \ $ Немного мыслей.Проверьте ваше соединение с землей, как упомянул Питер Беннет.
Вторая проблема заключается в том, что ваш операционный усилитель не может работать близко к шине заземления, как упоминал Кевин Уайт. Найдите входной диапазон синфазного сигнала. Ваш вход работает при 1,8 В, тогда как вы можете упасть только примерно до 3 В на входах в соответствии с таблицей данных, предполагая, что питание + -15 В, оно может составлять + -12 (VICR «Диапазон входного синфазного сигнала»). Он будет вести себя аналогично при 9 вольт. Это фактически оставляет вашу рабочую зону на входах между 3 В и 6 В на этом операционном усилителе.Где, когда вы используете операционный усилитель с напряжением 1,8 вольт на входе.
Если это проблема, то решением было бы найти операционный усилитель, который мог бы понижать напряжение на входах до 1,8 В и ниже, или изменить ваши делители. Где резисторы 8к и 2к поменял на 5к на Вин-. И 10К переходит в 1К, а 5К переходит в 9К на Vin +. Это позволит рабочему напряжению на входе 4,5 и на выходе 5 В.
Создан 04 фев.
\ $ \ endgroup \ $ 2 Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript Ваша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie
Настроить параметры
Напряжение — триггерный компаратор Шмитта 0 — 5 В
Рисунок 1.Внутреннее устройство операционного усилителя LM324. Выходные транзисторы обведены кружком.
Операционный усилитель обычно не лучший выбор для компаратора. На рисунке 1 показана часть проблемы. Когда выход повышается за счет включения Q6, максимальное напряжение, которое он может достичь, составляет V + минус падение напряжения на Q6. Поскольку Q6 выполнен в виде повторителя напряжения Q5, который сам управляется источником тока, общее падение напряжения может составлять два или три вольта. Современные операционные усилители могут быть намного лучше, но подтягивание и понижение могут быть довольно слабыми, когда вы приближаетесь к рельсам питания.
Другая проблема заключается в том, что операционные усилители обычно не предназначены для работы в этой конфигурации. Если их подвести к рельсам питания, они могут защелкнуться, и потребуется некоторое время, чтобы выйти из состояния насыщения. Это повлияет на частотную характеристику устройства и приведет к задержке переключения.
Рис. 2. Внутри компаратора LM193.
Компараторы, с другой стороны, разработаны специально для приложений компараторов (очевидно), но не страдают от проблем с защелкиванием операционных усилителей, и, поскольку выходными требованиями обычно является логический интерфейс, выходной каскад спроектирован соответствующим образом.
Многие компараторы используют выход с открытым коллектором, который имеет очень сильное понижение, и сила повышения может быть определена пользователем путем выбора номинала резистора.
Основная причина использования открытого коллектора заключается в том, что несколько компараторов могут иметь свои выходы, соединенные вместе в проводном логическом элементе ИЛИ. Все открытые коллекторы могут быть связаны вместе к одному резистору без каких-либо конфликтов между компараторами. Это было бы нелегко сделать, если бы ваш компаратор также имел возможность подавать ток на своем выходе.
Этот проводной логический элемент ИЛИ полезен для определения диапазонов напряжения, например, когда вы хотите, чтобы ваш выход был низким, когда сигнал ниже значения или выше другого значения. Кредит: Почему они обычно делают компараторы с открытым коллектором ?.
Цепи общего пользования с меткой «операционный усилитель» — CircuitLab
Теперь показаны схемы 101-112 из 112.
Сортировать по
недавно измененное имя
Фильтр Саллена-Ки — входное сопротивление цепи операционного усилителя ПУБЛИЧНЫЙ
Показывает, как рассчитать входное сопротивление схемы операционного усилителя, в данном случае фильтра Саллена-Ки.
по mrobbins
|
обновлено 15 мая 2012 г.
активный фильтр
операционный усилитель
масштабировать и сдвигать (полностью) ПУБЛИЧНЫЙ
по Махди
|
обновлено 16 сентября 2013 г.
сдвиг уровня
операционный усилитель
шкала
Триггер Шмитта ПУБЛИЧНЫЙ
Триггер Шмитта на базе ОУ с положительной обратной связью.
автор: martydd3
|
обновлено 19 ноября 2012 г.
операционный усилитель
триггер Шмитта
Триггер Шмитта ПУБЛИЧНЫЙ
Базовая (неинвертирующая) схема триггера Шмитта, которая похожа на компаратор, но с отдельными напряжениями для переключения HI и LOW.
по Drhawley
|
обновлено: 7 апреля 2016 г.
операционный усилитель
триггер Шмитта
Seguidor de tensión ПУБЛИЧНЫЙ
Повторитель напряжения
автор: xcrespo11
|
обновлено 7 февраля 2013 г.
операционный усилитель
усилитель с однополярным питанием ПУБЛИЧНЫЙ
отходами
|
обновлено 3 июля 2013 г.
усилитель звука
операционный усилитель
одиночное снабжение
подведение итогов
От одиночного до двойного источника питания ПУБЛИЧНЫЙ
Это схема, которая преобразует одинарный источник питания в двойной без использования трансформатора с центральным ответвлением.
по шагасу
|
обновлено 15 мая 2013 г.
двойной
двойное питание
операционный усилитель
власть
источник питания
поставка
транзистор
Шунтирующий регулятор напряжения типа TL431 ПУБЛИЧНЫЙ
Биполярный транзистор, операционный усилитель и внутренний источник опорного напряжения образуют модель шунтирующего стабилизатора напряжения.
по mrobbins
|
обновлено 6 марта 2012 г.
bjt
операционный усилитель
регулятор напряжения
твин-Т со спусковым крючком ПУБЛИЧНЫЙ
Генератор с резонансным барабаном для томов, бонго, бас-барабана и т. Д.Он работает на макетной плате, хотя я использовал Arduino вместо 555 для отправки импульсов (0,1 секунды) и TL072 вместо LM741 ….
автор: alkopop79
|
обновлено 9 мая 2013 г.
барабан
операционный усилитель
осциллятор
синтезатор
твин-т
Двухкаскадный усилитель на полевых МОП-транзисторах ПУБЛИЧНЫЙ
по mlew
|
обновлено 23 февраля 2013 г.
Дарлингтон-Байт
предохранитель
mosfet
операционный усилитель
трансформатор
Усилитель Уитстона ПУБЛИЧНЫЙ
по ptmcknight
|
обновлено 23 октября 2013 г.
lm358
операционный усилитель
тензодатчик
пшеничный камень
µA741 ПУБЛИЧНЫЙ
по Flohri
|
обновлено 30 мая 2012 г.
lm741
операционный усилитель
Университет
Усилители Что означают Rail-to-Rail и однополярное питание?
Что касается аналоговых сигналов, «рельс» — это граница, в пределах которой сигнал должен работать.Долгое время операционные усилители требовали противоположного, но равного напряжения. Если вы видите операционный усилитель с двойным питанием или двойным напряжением, это означает, что усилитель питается от двух напряжений питания; абсолютные уровни напряжения питания такие же, за исключением того, что одно отрицательное и колеблется ниже 0 В, а другое напряжение питания положительное и колеблется выше 0 В. Операционные усилители с однополярным питанием появились позже и более удобны тем, что только один для их питания необходимо напряжение питания.
Рельсы относятся к уровням напряжения питания.Верхняя шина на выходе напряжения операционного усилителя относится к самому высокому уровню напряжения, которого он может достичь, который ограничен напряжением питания, питающим операционный усилитель. «Rail-to-rail» означает, что сигнал полностью переключается на уровни питающего напряжения как на положительной, так и на отрицательной шине. Но так ли это? Не совсем. Только система без трения сможет принимать энергию, воздействовать на нее, чтобы выполнить некоторую работу, а затем обеспечивать выход на том же уровне энергии, который был введен. Термин «железнодорожный транспорт» является маркетинговым языком, означающим: « черт побери.В некоторых рекламных объявлениях говорится, что они выходят «за рельсы», но выход за рельсы обычно означает отсечение сигнала. Максимальный размах выходного напряжения от пика до пика — это такой размах, при котором форма волны не ограничивается относительно заданного уровня.
Рисунок 1: В этом примере верхняя шина — это напряжение питания VDD. Головное помещение 300 мВ, а нижний рельс заземлен. Если операционный усилитель действительно является Rail-to-Rail, то ограничение (темно-красные линии) не произойдет при напряжении 4,4 В. (Источник: Texas Instruments). и железнодорожный выпуск (RRO).Если операционный усилитель может управлять RRO, это означает, что у вас есть хороший динамический диапазон для работы с сигналом. Связанный с этим термин, верхнее пространство, является мерой того, насколько близко сигнал подходит к рельсам. Расстояние от рельса до выходного сигнала пикового напряжения — это верхнее пространство. Верхнее пространство 0,3 В при напряжении питания 3,3 В означает, что ваш сигнал может достигать +/- 3,0 В без искажений (верхнее пространство относится как к положительным, так и к отрицательным шинам питания). Головное пространство увеличивается по мере увеличения выходного тока.
Рисунок 2: Еще один крупный план формы волны около верхней направляющей показывает, что ограничение может происходить, когда выходной сигнал приближается к пределам своего динамического диапазона.VDD — это напряжение питания усилителя, определяющее шину. (Источник: Microchip) Рассмотрим гипотетический пример. Любой аналоговый сигнал, измеренный в уровнях напряжения, имеет ограниченное пространство для работы, если напряжение питания составляет всего +/- 3,3 В (для общего размаха выходного сигнала 6,6 В). Допустим, операционный усилитель — это , а не RRO, а максимальный уровень напряжения на выходе операционного усилителя составляет 3,0 В. Теперь шума трудно избежать, поэтому давайте будем реалистами и предположим, что шум зависит от аналогового сигнала. сложение или вычитание до +/- 0.4 В до истинного сигнала. (Истинный сигнал — это тот сигнал, который вы разработали на бумаге или в компьютерном моделировании в аккуратном, свободном от шума мире.)
Следовательно, при напряжении питания 3,3 В вы теряете 0,3 В динамического диапазона, потому что мы не живем в мире без трения. Электроны теряют энергию, поскольку они проезжают по цепям для выполнения работы, а энергия теряется из-за тепла и так далее. Теперь предположим, что вы установили триггер тревоги, который срабатывает, если сигнал достигает 2,9 В. Ваш триггер может сработать, когда ваш аналоговый выход фактически равен 2.5 В, потому что к сигналу добавляется пиковое напряжение шума +0,4 В, которое триггер воспринимает как выход 3,0 В из операционного усилителя. Система не может отличить шум от сигнала, поэтому она видит 2,5 В + 0,4 В = 2,9 В и отпускает триггер. С другой стороны, шум может вызвать отрицательный провал на выходе, из-за чего триггер не сработает по назначению (или, возможно, никогда), потому что при 2,9–0,4 В сигнал будет достигать не более +2,5 В. .
Предполагается, что усилитель RRO предоставит вам почти полный диапазон, ограниченный напряжением питания (Vs).При Vs, равном 6,6 В, положительная шина составляет +3,3 В, отрицательная шина составляет -3,3 В, и если операционный усилитель работает по схеме прямой связи, выход фактически может быть ограничен на уровне 3,25 В. Таким образом, напряжение 0,4 В. шум все равно будет, но менее эффективен.
Выше приведены только примеры. Вы должны посмотреть на лист данных для максимального выходного напряжения (V _OH) и самого низкого выходного напряжения (V _OL) вашего операционного усилителя RRO, чтобы определить, что вы на самом деле получаете. На рисунке 2 ниже показан раздел таблицы данных Analog Devices для ADA4622; операционный усилитель RRO с однополярным питанием.ADA4622 имеет единственное напряжение питания 30 В (но операционный усилитель разделяет эти 30 В на две шины, чтобы переключаться между +15 В и -15 В). Обратите внимание, что типичный V _OH очень близок к шине при 14,97 В, но худшее, что вы должны испытать, — это +14,95 на верхней шине. Нижняя рейка в худшем случае будет -14,935. Другими словами, Vs -V _OUT = V _OH.
Рис. 3. Операционный усилитель с однополярным питанием ADA4622 RRO компании Analog Devices имеет типичную верхнюю шину 14,97 В, что довольно неплохо, учитывая, что напряжение питания в идеальном мире могло бы создать верхнюю шину 15 В.(Источник: Analog Devices) Этот термин позволяет быстро определить, работаете ли вы с максимально возможным запасом места, и хорошо ли выглядит в заголовке таблицы. Не зацикливайтесь на рельсах. Для более глубокого понимания того, как операционные усилители RRO подходят так близко к рельсам, см. Примечание по применению Microchip ADN009, «Что на самом деле означает операция« Rail-to-Rail »?» Бонни Бейкер и отчет компании Texas Instruments SLOA039A «Применение операционных усилителей Rail-to-Rail» Андреаса Хана.
Операционные усилители и компараторы
Изучив этот раздел, вы сможете:
Опишите, как операционные усилители могут использоваться в качестве компараторов.
• Использование и ограничения.
Общие сведения о гистерезисе применительно к компараторам.
• Скорость переключения.
• Влияние шума при переключении.
Опишите работу триггерного компаратора Шмитта.
• Эффект положительной обратной связи.
• Контроль гистерезиса.
Общие сведения о типичных технологиях, используемых в специализированных ИС компаратора.
• Гистерезис и опорное напряжение.
• Низкое энергопотребление и скорость переключения.
• Типичные применения компаратора.
Использование коэффициента усиления разомкнутого контура операционного усилителя
Выход операционного усилителя может качаться как положительное, так и отрицательное до максимального напряжения, близкого к потенциалам шины питания.Например, максимальное выходное напряжение для популярного операционного усилителя 741 при подключении к источнику питания ± 18 В составляет ± 15 В.
Поскольку коэффициент усиления разомкнутого контура операционного усилителя чрезвычайно высок (обычно от 10000 до одного миллиона), это означает, что без отрицательной обратной связи любой вход, который создает разницу в напряжении между двумя входными контактами более ± 150 мкВ, может быть усилен на: например, 100000 или более раз и довести выход до насыщения; тогда выход будет казаться «застрявшим» либо на максимальном, либо на минимальном значении.
Использование максимального коэффициента усиления разомкнутого контура таким образом может быть полезно либо при работе с очень маленькими (и низкочастотными или постоянными) входами в измерительных приборах или медицинских приложениях, либо для сравнения двух напряжений с использованием операционного усилителя в качестве компаратора. В этом режиме выходной сигнал перейдет либо на максимальный высокий, либо на минимальный низкий уровень, в зависимости от того, на несколько микровольт выше или ниже опорного напряжения, подаваемого на другой вход.
Операционный усилитель в качестве компаратора
Фиг.6.6.1 Использование операционного усилителя в качестве компаратора
Основные типы операционных усилителей, такие как 741, будут адекватно работать в качестве компараторов в простых схемах, таких как переключатель с регулируемой температурой, который требуется для включения или выключения схемы, когда входное напряжение от датчика температуры выше или ниже заданного значения. ценить.
На рис. 6.6.1 опорное напряжение приложено к неинвертирующему входу, в то время как переменное напряжение приложено к инвертирующему входу. Всякий раз, когда напряжение, приложенное к контакту 2, выше, чем опорное напряжение на контакте 3, на выходе будет низкое напряжение, лишь немного выше, чем -Vs, а если на контакте 2 напряжение ниже, чем на контакте 3, выходное напряжение будет высоким. , чуть меньше + Vs.
Тем не менее, стандартные операционные усилители разработаны для целей усиления малой мощности, и если они войдут в режим насыщения, а затем выйдут из него, потребуется некоторое время для восстановления выходного напряжения и для того, чтобы операционный усилитель снова начал работать в линейном режиме.
Операционные усилители, разработанные как усилители, не особенно подходят для использования в качестве компараторов, особенно там, где входные сигналы быстро меняются в таких приложениях, как датчики уровня звука или аналого-цифровые преобразователи. Еще одна проблема с базовой компараторной схемой, показанной на рис.6.6.1, на который обращаются операционные усилители, специально разработанные как компараторы, а не как усилители, — это шум. Если во входном сигнале присутствует значительный шум, особенно когда напряжение входного сигнала близко к уровню опорного напряжения, высокочастотные колебания напряжения, вызванные случайным характером шума, будут делать напряжение входного сигнала выше или ниже, чем опорное напряжение в быстрой последовательности, заставляя выход мгновенно колебаться между максимальным и минимальным уровнями напряжения.Однако во многих специализированных компараторах эта проблема решается применением гистерезиса.
Гистерезис
В компараторах и схемах переключения это относится к свойству выхода при переключении в высокое или низкое состояние при различных входных значениях. Если компаратор переключил свой выход на одном уровне входного напряжения, как объяснено в предыдущем абзаце, или если разница в двух уровнях, обеспечиваемая гистерезисом компаратора, недостаточно велика, переключение с одного из двух выходных условий на другое может быть очень неуверенным.Гистерезис может быть применен к компаратору операционного усилителя и отрегулирован для получения подходящего гистерезисного промежутка с помощью положительной обратной связи в схеме, называемой триггером Шмитта.
Триггер Шмитта
Рис.6.6.2 Триггер Шмитта операционного усилителя
Схема триггера Шмитта, показанная на рис. 6.6.2, представляет собой инвертирующий компаратор, основанный на микросхеме счетверенного компаратора LM339 от Texas Instruments, с эталонным значением, приложенным к неинвертирующему входу с помощью делителя потенциала R1 и R2.Это устанавливает опорное напряжение на уровне половины однополярного питания 5 В.
R3 — это подтягивающий резистор, который используется в LM339, поскольку этот компаратор имеет выход с открытым коллектором, то есть выходной каскад, на котором коллектор не имеет внутреннего нагрузочного резистора, подключенного к источнику питания. Причина этого в том, что это позволяет выходу иметь более широкий диапазон напряжений постоянного тока, а не просто варьироваться между питанием и землей.
положительных отзывов
Резистор R4, подключенный между выходом и контактом 5 (неинвертирующий вход), обеспечивает положительную обратную связь для ускорения переключения выхода следующим образом.Предположим, что напряжение V _в на контакте 4 повышается до опорного напряжения V _ref на контакте 5, а на выходе на контакте 2 высокий уровень. Как только V _в будет немного выше, чем V _ref, выход начнет падать до 0 В. Часть этого падения напряжения подается через R4 на контакт 5 и поэтому начинает уменьшать V _ref, увеличивая разницу между V _ref и V _в. Это приводит к более быстрому падению выходного напряжения, и, поскольку это падение постоянно возвращается к V _ref, падение выходного напряжения ускоряется, вызывая очень быстрое падение до нуля вольт.Аналогичное действие происходит, когда высокое напряжение на выводе 4 падает до более низкого значения, чем на выводе 5, что обеспечивает очень быстрое переключение выхода.
Однако происходит еще одно действие; в предыдущем абзаце было упомянуто, что падение выходного напряжения возвращается через R4 и вызывает падение V _ref, а также повышение выходного напряжения вызывает повышение V _ref, изменяя опорную точку V _{. ref} в зависимости от того, высокое или низкое выходное напряжение.Разница между высоким и низким значениями V _ref называется гистерезисом цепи и является важным свойством триггера Шмитта.
Управление гистерезисом
Рис. 6.6.3 Влияние R4 на гистерезис
V _ref управляет точкой, в которой выходной сигнал LM339 IC изменяется с низкого на высокий или с высокого на низкий. Изменение значения V _ref в зависимости от того, высокий или низкий уровень на выходе, вносит некоторый гистерезис (разницу между двумя точками переключения) в работу схемы.
V _ref изначально контролируется выбором значений делителя потенциала R1 и R2. Поскольку эти резисторы имеют одинаковые значения 10 кОм, V _ref должен быть на половине напряжения питания (т.е. 2,5 В). Однако наличие резистора обратной связи R4 вызывает гистерезис, изменяя значение V _ref в зависимости от того, находится ли выход в низком или высоком состоянии, как показано на Рис. 6.6.3a и Рис. 6.6.3b.
На рис. 6.6.3a показано, что когда выходной сигнал низкий, контакт 2 LM339 находится на 0 В, а R4 эффективно подключается между V _ref на контакте 5 LM339 и 0 В, эффективно соединяя R4 параллельно с R2, уменьшая V _{, исх.} по 2.175В.
Однако на рис. 6.6.3b показано, что, когда выходной сигнал высокий, R4 подключает V _ref на выводе 5 LM339 к + 5 В и, таким образом, изменяет V _ref на 2,82 В, поскольку R4 теперь эффективно подключен к R1.
Путем выбора подходящего значения для R4 величина гистерезиса (изменение в V _ref) может быть изменена в соответствии с различными ожидаемыми уровнями шума.
Специализированные ИС компаратора
Для высокоскоростных сравнений доступно множество специализированных операционных усилителей-компараторов, которые изменяют свое выходное состояние менее чем за 1 мкс.Однако, как это принято в большинстве электронных схем, чем быстрее меняются выходы, тем больше потребляется энергии. Доступны компараторы с различными скоростями и разными показателями энергопотребления, так что можно использовать идеальную ИС для данного приложения, в зависимости от того, что важнее — энергопотребление или скорость.
Используя методы, аналогичные по действию описанным выше, доступны интегральные схемы высокоскоростного компаратора со встроенным гистерезисом, такие как LTC1541 от Linear Technology, который имеет встроенное свойство гистерезиса ± 2.25 мВ, чтобы учесть шум на входном сигнале.
Также доступны ИС компаратора с переменным гистерезисом, позволяющим справляться с различными уровнями шума, и встроенным прецизионным опорным напряжением. Некоторые компараторы, такие как LMP7300 от Texas Instruments, также могут работать при очень низких напряжениях одинарного питания и при очень низких токах. Это делает их идеальными для таких приложений, как датчики низкого напряжения батарей в портативном оборудовании.
Начало страницы
Операционный усилитель — Базовый курс аналоговой электроники
Операционный усилитель (ОУ) — это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, связанный по постоянному току, с дифференциальным входом и, как правило, с несимметричным выходом.Выходное напряжение, создаваемое операционным усилителем, обычно в сотни тысяч раз превышает разность напряжений между его входными клеммами.
Характеристики схемы, в которой используется операционный усилитель, задаются внешними компонентами с небольшой зависимостью от изменений температуры или производственных изменений самого операционного усилителя, что делает операционные усилители популярными строительными блоками для проектирования схем.
Операционный усилитель — один из самых полезных и важных компонентов аналоговой электроники.Операционные усилители широко используются в бытовых, промышленных и научных устройствах.
Операционный усилитель Symbol
Символ схемы операционного усилителя показан справа, где:
В +: неинвертирующий вход
В−: инвертирующий вход
Vout: выход
VS +: положительный источник питания
VS-: отрицательный источник питания
Дифференциальные входы усилителя состоят из входа V + и входа V-, и операционный усилитель усиливает только разницу в напряжении между ними, которая называется дифференциальным входным напряжением.Выходное напряжение операционного усилителя определяется уравнением: \ begin {уравнение}
V_ {out} = {A_ {OL} \, (V _ {\! +} — V _ {\! -})}
\ end {уравнение} куда
V + — это напряжение на неинвертирующем выводе, V- — напряжение на инвертирующем выводе, а _OL — коэффициент усиления усилителя без обратной связи.
Диапазон напряжения V _out ограничен напряжениями источника питания до VS + и VS-.
Характеристики идеального ОУ
Чтобы упростить наш расчет различных практических конфигураций операционных усилителей, мы предполагаем, что идеальный операционный усилитель имеет следующие свойства:
Бесконечное усиление без обратной связи (A _OL = ∞)
Диапазон напряжения на выходе ограничен напряжениями источника питания до максимального VS + и минимального VS-.Если VS + и VS- не указаны, предполагается, что диапазон выходного напряжения бесконечен.
Бесконечная полоса пропускания с нулевым сдвигом фазы и бесконечной скоростью нарастания
Бесконечное входное сопротивление и, следовательно, нулевой входной ток (I- = I + = 0)
Напряжение смещения нулевого входа
Нулевое выходное сопротивление
Отсутствие шума
Бесконечный коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR)
Бесконечный коэффициент отказа блока питания.
Конфигурации обратной связи
Схемы операционных усилителей имеют следующие 3 конфигурации обратной связи
Открытый контур — нет обратной связи.Операционный усилитель, используемый в этой конфигурации, также называется компаратором.
Отрицательная обратная связь — часть выходного сигнала возвращается на инвертирующий вход (V-). Цепи, использующие эту конфигурацию, считаются цепями линейных операционных усилителей и включают
Только для цепей отрицательной обратной связи мы можем предположить следующее (почему?) \ begin {уравнение}
V_ + = V_-
\ end {уравнение}
Положительная обратная связь — часть выходного сигнала возвращается на неинвертирующий вход (V +).Схемы, использующие эту конфигурацию, включают Триггер Шмитта
Триггерный осциллятор Шмитта
Поскольку доходы от рекламы падают, несмотря на рост числа посетителей, нам нужна ваша помощь в поддержании и улучшении этого сайта, что требует времени, денег и упорного труда. Благодаря щедрости наших посетителей, которые давали раньше, вы можете пользоваться этим сайтом бесплатно.
Если вы получили пользу от этого сайта и можете, пожалуйста, отдайте 10 долларов через Paypal .Это позволит нам
продолжаем в будущее. Это займет всего минуту. Спасибо!
Я хочу дать!
Преобразователь уровня ОУ — 16-223 Creative Kinetic Systems
Объектив
Используйте схему операционного усилителя для согласования выходного сигнала датчика с сигналом драйвера
Вход.
Многие проекты физических вычислений сталкиваются с проблемой перевода
аналоговое напряжение из одного диапазона в другой. Например, линейка Sharp
искатели выставляют сигнал от 0 до 3.0 В, но включается МОП-транзистор IRF540.
напряжение ближе к 3,5-4,0В. Эффективный способ подобрать один тип сигнала
к другому — добавить каскад усилителя, который применяет коэффициент усиления и смещение с использованием линейного операционного усилителя , сокращение от «рабочий
усилитель звука.» An
Операционный усилитель является основным строительным блоком для многих видов линейных схем,
включая усилители, фильтры, генераторы, смесители, интеграторы,
дифференциаторы и т. д. Его также можно использовать для создания нелинейных цепей,
например, компаратор или триггер Шмитта.Справочные руководства ниже
включать много образцов схем.
Операционные усилители изначально были сконструированы как модули из дискретных компонентов,
но мы будем использовать операционные усилители на интегральных схемах, построенные на одном кристалле.
Идеализация операционного усилителя — это дифференциальный усилитель с
произвольно большое усиление: Vout = G * (V + — V-), где G бесконечно. В
Идеальный операционный усилитель имеет нулевой входной ток и бесконечный диапазон выходного напряжения.
Бесконечный выигрыш подразумевает простую эвристику, которая используется для
цепь с отрицательной обратной связью в равновесии, выход должен быть на
напряжение такое, чтобы на входах V + и V- было одинаковое напряжение.Иначе,
даже небольшая разница входного напряжения приведет к бесконечному
выход.
На практике используемые нами операционные усилители имеют входы с очень высоким уровнем входного сигнала.
сопротивление, которое практически не потребляет ток. Выход ограничен
диапазон напряжений питания («рельсы»). Прирост довольно высокий
но не бесконечно. В практических схемах общий коэффициент усиления задается
построение резисторной сети, которая определяет взаимосвязь между
изменения на выходе и изменения на входе.Если большой
на выходе требуется изменение выходного напряжения для поддержания
равновесие с равным входом для небольшого изменения входного сигнала, тогда
сигнал будет усилен.
В этом упражнении исследуются две основные схемы усилителя, инвертирующий
усилитель и неинвертирующий усилитель. Каждый использует четыре резистора для
сформировать два делителя напряжения: один для управления усилением, а другой — для смещения.
В каждом случае делитель напряжения между выходом и клеммой V
контролирует усиление.
Многие схемы операционных усилителей рассчитаны на двойное питание, что означает, что они предполагают
наличие согласованных положительных и отрицательных материалов, ориентированных на
около нулевого напряжения заземления.Однако так удобнее для наших
использовать только один источник питания, поэтому может потребоваться некоторая осторожность при
используя схемы поваренной книги.
У нас есть в наличии операционный усилитель TL072P, который включает в себя два операционных усилителя в одном
8-выводный корпус. TL072 не предназначен для работы от одного источника питания, поэтому
эта часть будет заменена частью «Rail-to-Rail» в пересмотренном
версия этого упражнения. Пока схема работает, но есть
чувствителен к настройкам усиления и смещения, так как выход операционного усилителя должен
оставаться в диапазоне примерно от 1.3 и 4,0 Вольт.
.}}}}}}

Принцип работы компаратора напряжения на операционном усилителе

Основные схемы и типы компараторов

1. Одновходовый компаратор

2. Двухвходовый компаратор

Триггер Шмитта на ОУ

Применение компараторов и триггеров Шмитта

Расчет и проектирование схем на компараторах

Преимущества и недостатки компараторов на ОУ

Практические схемы на компараторах

Заключение

компаратор и триггер Шмитта на ОУ

Триггер Шмитта на операционном усилителе (ОУ)

Применение триггера Шмитта

Триггер Шмитта на операционном усилителе

Особенности построения Триггера Шмитта на ОУ

Компаратор из операционного усилителя

Обозначение и технические характеристики

Принцип работы

Назначение

Программирование и компаратор

Компаратор на операционном усилителе, практикум

Давайте вместе разберемся в её работе.

1. Датчик перегрева радиатора

2. Индикатор зарядки/разрядки батареи с двумя фиксированными уровнями.

Несколько тонкостей работы с компараторами.

Заключение

Компараторы и триггеры Шмитта на ОУ

Работа операционного усилителя без обратной связи

Принцип работы компаратора

Основные схемы компаратора

Триггер Шмитта

Ограничение уровня выходного напряжения компаратора и триггера Шмитта

Компаратор на основе операционного усилителя. Плюсы и минусы

В чем реальные различия между операционным усилителем и компаратором?

Работа компаратора

Схема компаратора с операционным усилителем

Основные технические характеристики

Типы компараторов

Аналоговый компаратор

Компаратор на операционном усилителе

Недостатки устройства на операционном усилителе

Как работает компаратор

Назначение и применение компаратора

Компаратор на lm358 схема — Морской флот

Обозначение и технические характеристики

Принцип работы

Назначение

Программирование и компаратор

Описание микросхемы LM358

Описание выводов

Аналоги микросхемы

Особенности включения

Популярные схемы на lm358

Неинвертирующий усилитель и источник опорного напряжения

Генератор синусоидальных сигналов

Усилитель

Усилитель термопары на LM358

Простая схема регулятора тока

Зарядное устройство на LM 358

Компаратор напряжения на ОУ: принцип работы, схемы

Обозначение и технические характеристики

Принцип работы

Назначение

Программирование и компаратор

Мультивибратор на оу с однополярным питанием

звуковой ГУН на операционных усилителях MBS Electronics

— Операционный усилитель как триггер Шмитта Операционный усилитель

Сеть обмена стеков

— триггерный компаратор Шмитта 0 — 5 В

Цепи общего пользования с меткой «операционный усилитель» — CircuitLab

Фильтр Саллена-Ки — входное сопротивление цепи операционного усилителя ПУБЛИЧНЫЙ

масштабировать и сдвигать (полностью) ПУБЛИЧНЫЙ

Триггер Шмитта ПУБЛИЧНЫЙ

Триггер Шмитта ПУБЛИЧНЫЙ

Seguidor de tensión ПУБЛИЧНЫЙ

усилитель с однополярным питанием ПУБЛИЧНЫЙ

От одиночного до двойного источника питания ПУБЛИЧНЫЙ

Шунтирующий регулятор напряжения типа TL431 ПУБЛИЧНЫЙ

твин-Т со спусковым крючком ПУБЛИЧНЫЙ

Двухкаскадный усилитель на полевых МОП-транзисторах ПУБЛИЧНЫЙ