Схемы компараторов на операционных усилителях: Как работает компаратор на операционном усилителе(ОУ). » Хабстаб

Содержание

Как работает компаратор на операционном усилителе(ОУ). » Хабстаб

Прежде чем начнём разбираться с компаратором, давайте вспомним, что такое операционный усилитель(ОУ). Операционный усилитель имеет пять выводов и на схемах обозначается треугольником, как показано на рисунке ниже.

Давайте подробнее рассмотрим назначение выводов:
  • два вывода для подключения питания, плюс и минус напряжения питания;
  • два входа, один неинвертирующий, обозначенный V+ и один инвертирующий, обозначенный V-;
  • один выход, обозначенный Vвых;

Скорее всего, у того кто до этого не был знаком с операционным усилителем возникнет вопрос, что такое инвертирующий и неинвертирующий вход, давайте рассмотрим это на примере.

На рисунке выше видно, что если напряжение на неинвертирующем входе больше чем на инвертирующем, то на выходе будет плюс напряжение питания.

Если, наоборот, напряжение на инвертирующем входе будет больше чем на неинвертирующем, то на выходе будет минус напряжение питания.
По сути мы рассмотрели как работает компаратор. Компаратор от английского слова
compare
– сравнить, то есть он сравнивает два напряжения и в зависимости от того на каком из входов оно выше, устанавливает на выходе плюс или минус напряжения питания. Также, можно сказать, что компараторэто схема включения ОУ без отрицательной обратной связи, обладающая большим коэффициентом усиления. Под отрицательной обратной связью понимают, соединение инвертирующего входа с выходом, напрямую или через электронный компонент, например, резистор, кондесатор или диод.

Для демонстрации, того как работает компаратор рассмотрим схему, изображённую ниже.

В этой схеме с помощью делителя, резисторами 10К и 100К, устанавливается на инвертирующем входе напряжение 0,45V, его ещё называют опорным. Пока напряжение на неинвертирующем входе меньше 0,45V, на выходе будет 0V и светодиод не загорится, как только напряжение на неинвертирующем входе превысит это значение, на выходе станет 5V и светодиод загорится. Таким образом, вращая потенциометр, мы можем зажигать и гасить светодиод. Схема непрактичная, но наглядная.
В одной из статей описывается как работает пиковый детектор, там как раз можно увидеть ОУ включённый как компаратор. Для увеличения можно кликнуть по фото.

Давайте немного упростим схему.

И подключим осциллограф к входам компаратора. Первый канал — неинвертирующий вход, второй — инвертирующий.

Во время хлопков в ладоши возникают всплески, если при этом амплитуда всплесков(жёлтые) превышает опорное напряжение(бирюзовый), на выходе появляется плюс напряжения питания, иначе минус.
В этом случае в качестве датчика у нас выступает микрофон, также в качестве датчика может выступать фотодиод, для включения света при низком уровне освещенности, а его мы задаем опорным напряжением.
Ранее, мы договорились, что компаратор — это схема включения ОУ без отрицательной обратной связи. Но кроме отрицательной обратной связи существует, ещё положительная обратная связь.

Схема, изображенная выше, называется инвертирующий триггер Шмитта, по сути это тот же компаратор, только с положительной обратной связью. Принцип его работы заключается в следующем, помните на осциллограмме когда жёлтые линии пересекали бирюзовую, изменялось напряжение на выходе. Так вот здесь линий, которые можно пересечь две, при превышении верхней линии на выходе появляется минус напряжения питания, если значение
опустится ниже нижней линии
—плюс, а в промежутке между линиями система сохраняет своё состояние.

Так же существует неинвертирующий триггер Шмитта, он изображен на схеме ниже.

Логичным вопросом будет, почему того же Отто Герберт Шмитт не устроил обычный компаратор и он изобрел свой. Ответ прост, если на вход компаратора без положительной обратной связи подать зашумленный сигнал, это вызовет множество ложных срабатываний, для того чтобы избежать этого был придуман триггер Шмитта, у которого два порога переключения.
Правда и у него тоже есть, что доработать. Хотелось бы избавиться от двуполярного питания и так как пороги срабатывания задаются с помощью делителя, то они симметричны относительно нуля, а хотелось бы выбирать их произвольно.
Пожалуй это всё, что хотелось рассказать про компараторы на ОУ, если появилось желание разобраться более подробно, добро пожаловать сюда.

Анализ схем, построенных на ОУ. » Хабстаб

В статье про измерения отрицательного напряжения с помощью АЦП, большинство описанных схем строились на операционном усилителе(ОУ). Читателю не знакомому с ОУ материал мог показаться сложным, поэтому попробую простым языком объяснить, какими правилами пользуюсь при анализе схем, построенных на ОУ. В общем, схемы на ОУ это непросто, а очень просто.

Существует 3 способа включения ОУ:

  • без обратной связи
  • с положительной обратной связью
  • с отрицательной обратной связью


Каждый из этих способов обладает своими особенностями, зная которые не составит труда понять как работает схема и как её рассчитать.

ОУ включённый без обратной связи представляет собой компаратор, о том как он работает можно почитать тут, да и в принципе можно прочитать эту статью для знакомства c ОУ.

Особенность схемы с обратной связью заключается в том, что напряжения на прямом и инверсном входе стремятся сравняться, давайте подробнее рассмотрим этот процесс. Кстати в зависимости от того на какой вход будем подавать сигнал, а какой заземлим, зависит инвертирующий будет усилитель или нет.


Мы будем рассматривать неинвертирующий усилитель, полагая R11 = R12.
Подадим на прямой вход 2V (разумеется напряжение на выходе изменится мгновенно не может, а начнёт потихоньку расти, растянем рост напряжение во времени) на выходе 1V, на инверсном входе за счёт делителя останется 0.5V, так как напряжение на прямом входе превышает напряжение на инверсном, напряжение на выходе продолжает расти.
На выходе 2V, на инверсном входе 1V, Uвых продолжает расти.
На выходе 4.1V, напряжение на инверсном входе 2.05V, напряжение на выходе начнёт уменьшаться.
На выходе 3.9V, на инверсном входе 1.95V, напряжение на выходе ОУ снова начнёт расти.
Как видно начинаются своеобразные качели, когда напряжение на инверсном входе приближается к напряжению на прямом входе, за счёт них напряжение на инверсном выводе будет всё время стремиться к напряжению на прямом входе. В данном рассуждении не учитывается напряжение смещение ОУ, но суть процесса отражена.

Может кому-то будет понятней так:

Uпрям.вх = 2V, Uвых = 1V, Uинверс.вх = 0.5V, Uпрям.вх > Uинверс.вх, Uвых ↑

Uпрям.вх = 2V, Uвых = 2V, Uинверс.вх = 1V, Uпрям.вх > Uинверс.вх, Uвых ↑

Uпрям.вх = 2V, Uвых = 4.1V, Uинверс.вх = 2.05V, Uпрям.вх Uинверс.вх, Uвых ↓

Uпрям.вх = 2V, Uвых = 3,95V, Uинверс.вх = 1.95V, Uпрям.вх > Uинверс.вх, Uвых ↑

Зная и понимая, это свойство обратной связи не составит труда рассчитать схему на ОУ, причём не важно с помощью какого элемента осуществляется обратная связь, резистор, конденсатор, диод, расчёт такой схемы элементарен. Давайте, пользуясь полученными знаниями выведем формулу для неивертирующего усилителя.


Важно то, что через оба резистора течёт одинаковый ток, который можно легко вычислить, так как напряжения на обоих входах(так есть отрицательная обратная связь — ООС) одинаковое. Давайте найдем какой ток протекает через каждый резистор и приравняем их.

Последняя формула показывает как зависит коэффициент усиления и от номиналов R1 и R2.

С отрицательной связью разобрались, перейдём к положительной.

Положительная обратная связь позволяет ускорять процесс переключения ОУ и привносит интересную особенность в его поведение, называется она гистерезис. Немного про гистерезис можно почитать тут, в самом низу. Если в двух словах, то схема в которой присутствует гистерезис имеет два порога переключения, при превышении верхнего порога напряжение на выходе становится положительным, при пересечении(сверху-вниз) нижнего порога — становится отрицательным. Давайте посмотрим как выглядит гистерезис на осциллограмме. Синий луч — напряжение на генераторе, красный — напряжение на ивертирующем входе, зелёный — на прямом, фиолетовый — на выходе ОУ.


Резкое изменение напряжения на прямом входе(зелёный луч) при пересечении порога, как раз и есть следствие положительной обратной связи, ускоряющей процесс переключения ОУ.

Генераторы на ОУ: мультивибраторы | HomeElectronics

Всем доброго времени суток! Прошлая статья была посвящена компараторам и триггерам Шмитта на операционных усилителях. Я упоминал, что они служат основой для построения различных видов генераторов колебаний. Среди всех типов генерируемых сигналов можно выделить четыре основных формы импульса: прямоугольная, треугольная, пилообразная и синусоидальная. В соответствии с этими формами импульса получили названия и генераторы сигналов.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Принцип построения импульсных генераторов на ОУ

В предыдущих статьях я рассказывал об импульсных генераторах с различной формой импульсов, выполненных на транзисторах. Для простых устройств их, возможно, применять, но для создания сложных устройств с регулировкой различных параметров их схемы оказываются неоправданно трудоёмкими в настройке и разработке. Поэтому для упрощения схемотехнической реализации применяют генераторы импульсов в основе, которых лежат операционные усилители.

В общем случае для получения импульсов различной формы требуется замкнутая система, которая состоит из трёх основных частей: интегратора, компаратора и логической схемы.



Блок-схема генератора колебаний различной формы.

Хотя схема состоит из трех частей, но довольно часто в простых генераторах применяют один-два операционных усилителя. Для повышения гибкости и универсальности схем генераторов можно добавлять дополнительные ОУ.

Первой рассматриваемым генератором будет мультивибратор, то есть генератор прямоугольных импульсов.

Автоколебательный мультивибратор на ОУ

Автоколебательный мультивибратор или просто мультивибратор называют генератор прямоугольных импульсов. В его основе лежит триггер Шмитта или компаратор с гистерезисом, но в отличие от триггера напряжение в мультивибраторе формируется интегрирующей цепочкой R1C1. Ниже приведена схема мультивибратора на ОУ



Схема автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе.

Данный мультивибратор состоит из операционного усилителя DA1, который охвачен положительной обратной связью через резисторы R2R3 и отрицательной обратной связью при помощи интегрирующей цепочки R1C1.

Рассмотрим работу мультивибратора. В основе работы мультивибратора лежит триггер Шмитта, который создается ПОС при помощи резисторов R2R3. Так как опорное напряжение триггера равно нулю, то напряжение верхнего порогового уровня будет равно



а нижнего порога переключения триггера



Таким образом, в момент подачи питания конденсатор полностью разряжен, то есть на инвертирующем входе ОУ напряжение равно нулю. В тоже время на выходе ОУ, вследствие неидеального ОУ, присутствует некоторое положительное напряжение, часть которого через ПОС R2R3 поступает на неинвертирующий вход ОУ. Далее происходит усиление этого напряжения и на выходе ОУ происходит дальнейший рост напряжения.

Напряжение с выхода ОУ поступает также через цепочку R1C1, но вследствие того, что интегрирующая цепочка задерживает сигнал, то рост напряжения на конденсаторе С1, а следовательно и на инвертирующем входе будет происходить медленнее, чем на неинвертирующем. И в результате разность напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входе будет расти, а следовательно будет происходить рост выходного напряжения.

В некоторый момент времени напряжение на конденсаторе UC (а также на инвертирующем входе) достигнет напряжения верхнего порогового уровня UВП триггера Шмитта и выходное напряжение UВЫХ скачком станет равным отрицательному напряжению насыщения UНАС-. В результате чего ток через резистор R1 изменится на противоположный, а конденсатор С1 начнёт разряжаться. Разряд конденсатора будет происходить до напряжения нижнего порога переключения UВП триггера. После этого также скачкообразно произойдёт переключение выходного напряжения с отрицательного насыщения к положительному напряжению насыщения UНАС+ триггера Шмитта. Данные переключения иллюстрирует график расположенный ниже



График напряжений в мультивибраторе: на выходе мультивибратора (верхний) и на конденсаторе С1 (нижний).

Частота выходных импульсов мультивибратора зависит от постоянной времени интегрирующей цепочки R1C1, а также от ширины петли гистерезиса и в общем случае определяется следующим выражением



Не трудно заметить, что при



В случае равенства сопротивлений резисторов в цепи ПОС R2 и R3 соотношения будут выглядеть следующим образом



Улучшение параметров мультивибратора

Стабильность частоты амплитуды генерирования простого мультивибратора, изображённого в начале статьи, во многом определяется стабильностью характеристик насыщения операционного усилителя, поэтому для улучшения параметров выходных импульсов (длительности и амплитуды) необходимо обеспечить стабильность амплитуды выходных импульсов и постоянной времени цепочки R1C1. Ниже приведена схема мультивибратора, в которой сведены к минимуму недостатки предыдущей схемы.



Улучшенная схема мультивибратора.

В данной схеме мультивибратора введены дополнительные элементы: входные резисторы R1 и R3, повышающие входное сопротивление ОУ и двухсторонний параметрический стабилизатор R4VD1VD2, стабилизирующий амплитуду выходных импульсов. Введение резисторов R1 и R3 связано с тем, чтобы увеличить входное сопротивление ОУ, так как они снабжены защитой по входам при больших дифференциальных сигналах. Их величина выбирается на порядок больше, чем сопротивление резисторов R5 и R6 и имеет порядок сотен килом.

Ещё большего улучшения параметров мультивибратора можно добиться, если резистор в интегрирующей RC цепочке заметить транзисторным генератором тока.

Если ставится задача получения несимметричного мультивибратора, то резистор в цепи ООС заменяется двумя параллельными диодно-резисторными цепями, что изображено на рисунке ниже



Схема несимметричного мультивибратора на операционном усилителе.

Ждущий мультивибратор (одновибратор)

Ждущий мультивибратор в отличие от автоколебательного на выходе формирует одиночный импульс под действием входного сигнала, причём длительность выходного импульса зависит от номиналов элементов обвязки операционного усилителя. Схема ждущего мультивибратора показана ниже



Схема ждущего мультивибратора (одновибратора) на операционном усилителе.

Ждущий мультивибратор состоит из операционного усилителя DA1, цепи ПОС на резисторах R4R5, цепи ООС VD1C2R3 и цепи запуска C1R1VD2.

Цикл работы ждущего мультивибратора можно условно разделить на три части: ждущий режим, переход из ждущего режима в состояние выдержки и непосредственно состояние выдержки. Рассмотрим цикл работы мультивибратора подробнее.

Ждущий режим является основной и наиболее устойчивой частью цикла работы данного типа мультивибратора, так как самопроизвольно он не может перейти в следующие части цикла работы ждущего мультивибратора. В данном состоянии на выходе мультивибратора присутствует положительное напряжение насыщения ОУ (UНАС+), которое через цепь ПОС R4R5 частично поступает на неинвертирующий вход ОУ, тем самым задавая пороговое напряжение переключения мультивибратора (UПП), которое определяется следующим выражением



На инвертирующем входе ОУ присутствует напряжение, которое задаётся диодом VD1 (в случае кремневого диода напряжение примерно равно 0,6 – 0,7 В), то есть меньше порога переключения мультивибратора. При данных условиях ждущий мультивибратор может находиться неограниченно долгое время (до тех пор, пока не поступит запускающий импульс).

Переход из ждущего режима в состояние выдержки, является следующей частью цикла работы ждущего мультивибратора и начинается после того, как на вход поступит импульс отрицательной полярности, амплитуда которого превысит двухкратное значение напряжения переключения ждущего мультивибратора. То есть минимальная амплитуда входного напряжения (UВХ min) должна быть равна



В этом случае напряжение порога переключения ждущего мультивибратора понизится и станет меньше, чем напряжение падения на диоде VD1. Далее произойдёт лавинообразный процесс переключения выходного напряжения и на выходе установится напряжение отрицательного насыщение ОУ (UНАС-) и ждущий мультивибратор перейдёт в состояние выдержки. При выборе номиналов элементов входной цепи C1 и R1 надо исходить из того, что конденсатор С1 должен полностью разрядиться за время действия входного импульса, то есть постоянная времени цепи C1R1 должна быть на порядок (в десять раз) меньше длительности входного импульса.

Заключительная часть цикла работы ждущего мультивибратора является состояние выдержки. В данном состоянии на неинвертирующий вход поступает часть напряжения с выхода мультивибратора, тем самым задавая пороговое напряжение перехода мультивибратора в ждущий режим. В тоже время выходное напряжение через цепь ООС C1R1 поступает на инвертирующий вход и открывает диод VD1, через который начинает разряжаться конденсатор С1. После разряда конденсатора С1 до 0 В происходит его зарядка через резистор R1 до напряжения перехода мультивибратора в ждущий режим. После чего схема переходит в исходное состояние и на выходе устанавливается напряжение положительного насыщения ОУ (UНАС+). Длительность состояния выдержки и непосредственно формируемого выходного импульса определяется временем зарядка конденсатора С1 через резистор R1 и в общем случае определяется следующим выражением



Так как ждущий мультивибратор имеет только одно устойчивое состояние, то за ним закрепилось название одновибратора.

Для того чтобы одновибратор вырабатывал положительные импульсы при положительных управляющих входных сигналах необходимо изменить полярность включения диодов VD1 и VD2.

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

Компаратор напряжения на ОУ: принцип работы, схемы

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:

  1. Операционные усилители предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью. Но при этом, ОУ имеет более длительный режим восстановления;
  2. 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;
  3. 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.

  1. 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;
  2. 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.;
  3. 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.

Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители 25

21 августа 2019

Тим Грин, Пит Семиг, Колин Веллс (Texas Instruments)

Перед вами – глава из «Поваренной книги разработчика аналоговой электроники», созданной инженерами компании Texas Instruments (TI). Поваренная книга – сборник рецептов, а данный цикл статей – сборник стандартных схем с операционными усилителями. Каждой схеме посвящена отдельная статья, содержащая пример типового расчета с указанием формул и последовательности действий. Результаты расчетов дополнительно проверяются в программе SPICE-моделирования. Расчеты выполнены для конкретных усилителей из производственной линейки TI. Разработчик может использовать и другие изделия, широкий выбор которых представлен на страницах каталога компании КОМПЭЛ. От читателя требуется понимание базовых принципов работы операционных усилителей. Если же знаний недостаточно, следует вначале ознакомиться с учебными курсами TI Precision Labs (TIPL). Авторы обещают обновлять и дополнять статьи цикла.

Мы публикуем главы Поваренной книги на нашем сайте регулярно – дважды в месяц.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых глав

Компаратор с гистерезисом и без гистерезиса

Исходные данные для расчета представлены в таблицах 74 и 75.

Таблица 74. Исходные данные для расчета компаратора

Вход Выход Питание
ViMin ViMax VoMin VoMax Vcc Vee Vref
0 В 5 В 0 В 5 В 5 В 0 В 5 В

Таблица 75. Пороговые значения

Нижний порог переключения VL Верхний порог переключения VH VH – VL
2,3 В 2,7 В 0,4 В

Описание схемы

Компараторы используются, чтобы сравнить два входных сигнала и сформировать выходной сигнал в зависимости от того, какой из входных сигналов больше (рисунок 84). Шум или дребезг входных сигналов могут привести к множественным переключениям компаратора. Для борьбы с такими переключениями используется гистерезис, устанавливающий верхнюю и нижнюю границу переключения.

Рис. 84. Схемы компараторов с гистерезисом (слева) и без гистерезиса (справа)

Рекомендуем обратить внимание:

  • следует использовать компаратор с минимальным собственным током потребления;
  • точность задания пороговых значений гистерезиса определяется точностью номиналов резисторов;
  • задержка срабатывания определяется параметрами используемого компаратора.

Порядок расчета компаратора с гистерезисом

  • Выбираем значение резистора R1 = 100 кОм. Значения пороговых напряжений были определены в таблице исходных данных (таблица 74): VL = 2,3 В, VH = 2,7 В.
  • Рассчитаем R2 по формуле 1:

$$R_{2}=\frac{V_{L}}{V_{CC}-V_{H}}\times R_{1}=\frac{2.3\:В}{5\:В-2.7\:В}\times 100\:кОм=100\:кОм\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

  • Рассчитаем R3 по формуле 2:

$$R_{3}=\frac{V_{L}}{V_{H}-V_{L}}\times R_{1}=\frac{2.3\:В}{2.7\:В-2.3\:В}\times 100\:кОм=576\:кОм\:(номинал)\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

  • Проверяем полученное значение гистерезиса, согласно формуле 3:

$$V_{H}-V_{L}=\frac{R_{1}\times R_{2}}{R_{1}\times R_{3}+R_{3}\times R_{2}+R_{1}\times R_{2}}\times V_{CC}=0.399\:В\qquad{\mathrm{(}}{3}{\mathrm{)}}$$

Порядок расчета компаратора без гистерезиса 

  1. Выбираем пороговое значение Vth = 2,5 В.
  2. Выбираем значение резистора R4 = 100 кОм.
  3. Рассчитываем R5 по формуле 4:

$$R_{5}=\frac{V_{th}}{V_{CC}-V_{th}}\times R_{4}=\frac{2.5\:В}{5\:В-2.5\:В}\times 100\:кОм=100\:кОм\qquad{\mathrm{(}}{4}{\mathrm{)}}$$

Моделирование схемы

Временные диаграммы работы схемы представлены на рисунках 85 и 86.

Рис. 85. Временные диаграммы работы схемы: шум присутствует только в начальный короткий интервал времени 0…120 мкс

Рис. 86. Увеличенная осциллограмма напряжений: интервал 40…110 мкс

Рекомендации

Дополнительную информацию вы найдете в к документе TIPD144.

Параметры компаратора, используемого в расчете, приведены в таблице 76.

Таблица 76. Параметры компаратора, используемого в расчете

TLV3201
Vсс 2,7…5,5 В
VinCM Vee – 200 мВ…Vсс + 200 мВ
Vout Vee + 230 мВ…Vcc – 210 мВ (при 4 мА)
Vos 1 мВ
Iq 40 мкА
Ib 1 пА
UGBW
SR
Число каналов 1, 2

Список ранее опубликованных глав

      1. Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители
      2. Инвертирующий усилитель
      3. Неинвертирующий усилитель
      4. Инвертирующий сумматор
      5. Дифференциальный усилитель
      6. Интегратор
      7. Дифференциатор
      8. Трансимпедансный усилитель
      9. Однополярная схема измерения тока
      10. Биполярная схема измерения тока
      11. Однополярная схема измерения тока с широким рабочим диапазоном (3 декады)
      12. ШИМ-генератор на ОУ
      13. Инвертирующий усилитель переменного напряжения (активный фильтр высоких частот)
      14. Неинвертирующий усилитель переменного напряжения (активный фильтр высоких частот)
      15. Активный полосовой фильтр
      16. Однополупериодный инвертирующий выпрямитель
      17. Выпрямитель на ОУ
      18. Низковольтный выпрямитель с однополярным питанием
      19. Ограничитель скорости изменения напряжения
      20. Схема формирования дифференциального сигнала
      21. Схема инвертирующего усилителя со смещением инвертирующего входа
      22. Схема неинвертирующего усилителя со смещением инвертирующего входа
      23. Схема неинвертирующего усилителя со смещением неинвертирующего входа
      24. Схема инвертирующего усилителя со смещением неинвертирующего входа

Перевел Вячеслав Гавриков по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Наши информационные каналы

Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители 26

9 сентября 2019

Тим Грин, Пит Семиг, Колин Веллс (Texas Instruments)

Перед вами – глава из «Поваренной книги разработчика аналоговой электроники», созданной инженерами компании Texas Instruments (TI). Поваренная книга – сборник рецептов, а данный цикл статей – сборник стандартных схем с операционными усилителями. Каждой схеме посвящена отдельная статья, содержащая пример типового расчета с указанием формул и последовательности действий. Результаты расчетов дополнительно проверяются в программе SPICE-моделирования. Расчеты выполнены для конкретных усилителей из производственной линейки TI. Разработчик может использовать и другие изделия, широкий выбор которых представлен на страницах каталога компании КОМПЭЛ. От читателя требуется понимание базовых принципов работы операционных усилителей. Если же знаний недостаточно, следует вначале ознакомиться с учебными курсами TI Precision Labs (TIPL). Авторы обещают обновлять и дополнять статьи цикла.

Мы публикуем главы Поваренной книги на нашем сайте регулярно – дважды в месяц.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых глав

Оконный компаратор

Исходные данные к расчету представлены в таблицах 77 и 78.

Таблица 77. Исходные данные к расчету оконного компаратора

Вход Выход Питание
ViMin ViMax VoMin VoMax Vcc Vee Vref
0 В 5 В 0 В 36 В 5 В 0 В 2,5 В

Таблица 78. Пороговые значения

Нижний порог переключения VL Верхний порог переключения VH VH/VL
1,66 В 3,33 В 2

Описание схемы

В данной схеме два включенных параллельно компаратора определяют, находится ли входной сигнал в заданном диапазоне напряжений 1,66…3,33 В (рисунок 87). Если сигнал находится в заданных рамках, то на выходе схемы присутствует высокое напряжение. В противном случае на выходе появляется низкое напряжение. В данном случае опорные напряжения формируются с помощью резистивного делителя и однополярного источника питания.

Рис. 87. Схемы оконного компаратора

Рекомендуем обратить внимание:

  • напряжение на входе не должно превышать допустимое синфазное напряжение компараторов;
  • выходной подтягивающий резистор Rp должен иметь достаточно высокое сопротивление, чтобы ограничивать ток подтяжки на адекватном уровне. Выходное напряжение компаратора TLV1701 может достигать 36 В;
  • чтобы выполнить подключение компараторов по схеме «монтажное ИЛИ», они должны иметь выходы типа «открытый коллектор».

Порядок расчета компаратора с гистерезисом 

  • Пороговые значения напряжений рассчитываются по формулам 1 и 2:

$$V_{H}=\frac{R_{1}+R_{2}}{R_{1}+R_{2}+R_{3}}\times V_{CC}=3.33\:В\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

$$V_{L}=\frac{R_{1}}{R_{1}+R_{2}+R_{3}}\times V_{CC}=1.66\:В\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

Соотношение между пороговыми напряжениями вычисляется по формуле 3:

$$\frac{V_{H}}{V_{L}}=1+\frac{R_{2}}{R_{1}}=\frac{6.66\:В}{3.3\:В}=2\qquad{\mathrm{(}}{3}{\mathrm{)}}$$

  • Определяем соотношения между резисторами, исходя из формулы 3:

$$\frac{V_{H}}{V_{L}}=1+\frac{R_{2}}{R_{1}}=\frac{6.66\:В}{3.3\:В}=2\rightarrow R_{2}=R_{1}$$

  • Выбираем значения резисторов R1 = R2 = 10 кОм.
  • Определяем значение R3 из формулы 2:

$$R_{3}=\frac{R_{1}\times V_{CC}}{V_{L}}-\left(R_{1}+R_{2} \right)=\frac{10\:кОм\times 5\:В}{1.66\:В}-\left(10\:кОм+10\:кОм \right)=10.12\:кОм\approx 10\:кОм\:(номинал)$$

Моделирование схемы

Временные диаграммы работы схемы представлены на рисунке 88.

Рис. 88. Временные диаграммы работы схемы оконного компаратора

Рекомендации

Дополнительную информацию можно прочитать в документе «TIPD178».

Параметры компаратора, используемого в расчете, приведены в таблице 79.

Таблица 79. Параметры компаратора, используемого в расчете

TLV1702
Vсс 2,2…36 В
VinCM Rail-to-rail
Vout Открытый коллектор (36 В макс.)
Vos 2,5 мВ
Iq 75 мкА/канал
Ib 15 нА
Время нарастания 365 нс
Время спада 240 нс
Число каналов 1, 2, 4

Список ранее опубликованных глав

      1. Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители
      2. Инвертирующий усилитель
      3. Неинвертирующий усилитель
      4. Инвертирующий сумматор
      5. Дифференциальный усилитель
      6. Интегратор
      7. Дифференциатор
      8. Трансимпедансный усилитель
      9. Однополярная схема измерения тока
      10. Биполярная схема измерения тока
      11. Однополярная схема измерения тока с широким рабочим диапазоном (3 декады)
      12. ШИМ-генератор на ОУ
      13. Инвертирующий усилитель переменного напряжения (активный фильтр высоких частот)
      14. Неинвертирующий усилитель переменного напряжения (активный фильтр высоких частот)
      15. Активный полосовой фильтр
      16. Однополупериодный инвертирующий выпрямитель
      17. Выпрямитель на ОУ
      18. Низковольтный выпрямитель с однополярным питанием
      19. Ограничитель скорости изменения напряжения
      20. Схема формирования дифференциального сигнала
      21. Схема инвертирующего усилителя со смещением инвертирующего входа
      22. Схема неинвертирующего усилителя со смещением инвертирующего входа
      23. Схема неинвертирующего усилителя со смещением неинвертирующего входа
      24. Схема инвертирующего усилителя со смещением неинвертирующего входа
      25. Компаратор с гистерезисом и без гистерезиса

Перевел Вячеслав Гавриков по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Наши информационные каналы

операционных усилителей, схема компаратора | Renesas

Введение в электронные схемы: 3 из 3

На этом занятии мы рассмотрим операционные усилители (операционные усилители) и их использование в усилителях и компараторах.

Операционные усилители: универсальные ИС для множества приложений

Операционный усилитель работает на аналоговом входе. Его можно использовать для усиления или ослабления этого входа, а также для выполнения математических операций, таких как сложение, вычитание, интегрирование и дифференцирование.Из-за широкого диапазона применения операционные усилители встречаются в большинстве электрических цепей.

Типичный операционный усилитель, такой как показанный на рисунке 1, оборудован неинвертирующим входом (Vin (+)), инвертирующим входом (Vin (-)) и выходом (Vout). Хотя это не показано на схеме, операционный усилитель также имеет два входа питания (положительный и отрицательный), а также может включать в себя вход смещения и другие клеммы.

Рисунок 1: Схема операционного усилителя

Основная функция операционного усилителя - значительно усилить разницу между двумя входами и вывести результат.Если входное значение V (+) больше, чем V (-), операционный усилитель усилит и выведет положительный сигнал; если V (-) больше, операционный усилитель выдает усиленный отрицательный сигнал. Две другие особенности типичного операционного усилителя: (а) входной импеданс чрезвычайно высок и (б) выходной импеданс чрезвычайно низок.

Поскольку коэффициент усиления операционного усилителя очень высок, даже небольшие различия на входах быстро приведут выходное напряжение к максимальному или минимальному значению. По этой причине операционные усилители обычно подключаются к отрицательной обратной связи.Давайте посмотрим на пример.

Основы операционного усилителя

(1): схема инвертирующего усилителя

Схема, показанная на рис. 2, усиливает и инвертирует (меняет фазу) входной сигнал и выводит результат. В схеме используется отрицательная обратная связь: часть выходного сигнала инвертируется и возвращается на вход. В этом примере обратная связь возникает из-за того, что выход Vout подключен через резистор R2 к инвертирующему входу (-).

Давайте посмотрим, как работает эта схема.Если выход не подключен к напряжению питания, тогда напряжения, подаваемые на инвертирующий (-) и неинвертирующий (+) входы, равны; два входа действуют как закороченные вместе; мы можем представить себе воображаемую короткую. Поскольку разница напряжений между этим воображаемым коротким замыканием и неинвертирующим входом составляет 0 В, точка A также будет иметь значение 0 В. Тогда по закону Ома I 1 = Vin / R 1 .

Рисунок 2: Схема инвертирующего усилителя

Поскольку операционные усилители имеют чрезвычайно высокий входной импеданс, ток на инвертирующий вход практически не протекает (-).Соответственно, I 1 протекает через точку A и R 2 ; это означает, что I 1 и I 2 практически равны. Тогда по закону Ома мы имеем Vout = −I 1 × R 2 , где I 1 отрицательно, потому что I 2 течет из точки A, где напряжение равно 0. Рассмотрим это с другой стороны. : любая попытка поднять входное напряжение на инвертирующем входе (-) создает инвертированное и сильно усиленное выходное напряжение, которое течет в обратном направлении, проходит через R 2 и подключается к инвертированной входной клемме (-), тем самым подавляя рост напряжения на этом Терминал.Система стабилизируется при выходном напряжении, которое доводит напряжение на инвертирующем входе (-) до 0 В, что эквивалентно напряжению на неинвертирующем входе.

Теперь давайте посмотрим, как мы можем использовать взаимосвязь между входом и выходом, чтобы найти коэффициент усиления операционного усилителя. В частности, Vout / Vin = (−I 1 × R 2 ) / (I 1 × R 1 ) = −R 2 / R 1 . Коэффициент усиления отрицательный, потому что фаза выходного сигнала противоположна фазе входного сигнала.

Важно отметить, что в приведенном выше уравнении коэффициент усиления полностью определяется соотношением сопротивлений R 2 и R 1 . Соответственно, вы можете изменить усиление, просто изменив сопротивления. Таким образом, хотя сам операционный усилитель имеет высокое усиление, соответствующее использование отрицательной обратной связи может снизить фактическое усиление до желаемого уровня.

Основы операционного усилителя

(2): Схема неинвертирующего усилителя

В предыдущем разделе мы увидели, как операционный усилитель можно использовать для реализации инвертирующего усилителя.На рисунке 3 показано, как мы можем использовать его для создания неинвертирующего усилителя. Неинвертирующий усилитель отличается от инвертирующего усилителя двумя основными способами: (1) форма выходного сигнала находится в фазе с формой входного сигнала, и (2) входной сигнал поступает на неинвертирующий входной терминал (+). Но обратите внимание, что как неинвертирующие, так и инвертирующие схемы используют отрицательную обратную связь.

Так как же работает эта схема? У нас все еще есть воображаемое замыкание, что означает, что и неинвертирующий (+), и инвертирующий (-) входы находятся под напряжением Vin.Таким образом, точка A также находится в Vin. Закон Ома говорит нам, что напряжение на R 1 составляет Vin = R 1 × I 1 . А поскольку ток по существу не поступает ни на один из входов операционного усилителя, отсюда следует, что I 1 = I 2 . А поскольку Vout представляет собой сумму напряжений при 1 R и 2 R, мы знаем, что Vout = 2 × I 2 + R 1 × I 1 . Мы можем изменить эти выражения, чтобы найти коэффициент усиления G следующим образом: G = Vout / Vin = (1 + R 2 / R 1 )

Рисунок 3: Схема неинвертирующего усилителя

Поскольку этот усилитель сохраняет фазу, его часто можно найти в приложениях, где важно учитывать фазу.

Также обратите внимание, что если R 1 удален из схемы, а R 2 установлен на 0 Ом (или закорочен), схема становится повторителем напряжения с коэффициентом усиления 1. Этот тип схемы часто используется для буферизации. схемы и схемы преобразования импеданса.

Схема компаратора

Схема компаратора сравнивает два напряжения и выдает либо 1 (напряжение на положительной стороне; VDD на иллюстрации), либо 0 (напряжение на отрицательной стороне), чтобы указать, какое из них больше.Компараторы часто используются, например, для проверки того, достиг ли вход некоторого заранее определенного значения. В большинстве случаев компаратор реализуется с использованием специальной микросхемы компаратора, но в качестве альтернативы можно использовать операционные усилители. На схемах компараторов и схемах операционных усилителей используются одни и те же символы.

На рисунке 4 показана схема компаратора. Во-первых, обратите внимание, что схема не использует обратную связь. Схема усиливает разницу напряжений между Vin и VREF и выводит результат на Vout. Если Vin больше VREF, тогда напряжение на Vout повысится до положительного уровня насыщения; то есть к напряжению на положительной стороне.Если Vin ниже VREF, то Vout упадет до своего отрицательного уровня насыщения, равного напряжению на отрицательной стороне.

На практике эту схему можно улучшить, включив диапазон напряжения гистерезиса, чтобы снизить ее чувствительность к шумам. Например, схема, показанная на рис. 5, будет обеспечивать стабильную работу, даже когда сигнал Vin несколько зашумлен.

Рисунок 4: Схема компаратора

Рисунок 5: Схема компаратора с гистерезисом

Цепь осциллятора с использованием положительной обратной связи

Обратная связь - это возврат части выхода схемы обратно на вход схемы с целью некоторого регулирования схемы.При отрицательной обратной связи более высокая обратная связь снижает выходной сигнал схемы. При положительной обратной связи, как в примере здесь, более высокий выход увеличивает выход. Когда положительная обратная связь включена в схему с положительным усилением, схема становится генератором.

Существует множество типов схем генератора. На рисунке 6 показан пример нестабильного мультивибраторного генератора.

Рисунок 6: Схема нестабильного мультивибратора

Эта схема называется нестабильной, потому что она нестабильна при обоих максимальных напряжениях, напряжении V L на положительной стороне и -V L на отрицательной стороне, и будет колебаться между этими двумя уровнями.Давайте посмотрим, как работает эта схема. Во-первых, обратите внимание, что выход Vout проходит через R 2 и обратно на неинвертирующий вывод операционного усилителя (+), образуя цепь положительной обратной связи. Отметим также, что Vout, R 3 и C содержат схему интегратора RC; или, другими словами, часть напряжения на Vout будет постепенно заряжать конденсатор.

Вначале цепь обратной связи быстро приводит Vout к максимальному положительному выходу (равному V L ).Но схема интегратора R3 (R 3 и C) постепенно увеличивает напряжение на инвертирующей входной клемме (-), пока через определенное время это напряжение не станет выше, чем напряжение на неинвертирующей входной клемме (+). Когда это происходит, отрицательное напряжение поступает на дифференциальный вход, быстро понижая Vout до максимума на отрицательной стороне (-V L ).

Теперь, когда Vout находится на отрицательной стороне, схема интегратора R 3 начинает постепенно повышать отрицательное напряжение на инвертирующей клемме (-).И снова через определенное время это отрицательное напряжение становится больше, чем напряжение на неинвертирующем выводе (+), вызывая ввод положительного напряжения на дифференциальный вход, который быстро подталкивает Vout обратно к его положительному максимуму ( V L ). Эта последовательность продолжает повторяться, заставляя Vout колебаться вверх и вниз между V L и - V L .

Это третья и последняя сессия нашего обзора основных электронных схем. Мы надеемся, что этот обзор был полезен, даже несмотря на то, что признаем, что объем был весьма ограничен.В следующий раз мы начнем изучение цифровых схем. Надеемся на ваше дальнейшее участие.

Список модулей

  1. Пассивные элементы
  2. Диоды, транзисторы и полевые транзисторы
  3. Операционные усилители, схема компаратора

ОУ, схема компаратора | Renesas

Введение в электронные схемы: 3 из 3

На этом занятии мы рассмотрим операционные усилители (операционные усилители) и их использование в усилителях и компараторах.

Операционные усилители: универсальные ИС для множества приложений

Операционный усилитель работает на аналоговом входе. Его можно использовать для усиления или ослабления этого входа, а также для выполнения математических операций, таких как сложение, вычитание, интегрирование и дифференцирование. Из-за широкого диапазона применения операционные усилители встречаются в большинстве электрических цепей.

Типичный операционный усилитель, такой как показанный на рисунке 1, оборудован неинвертирующим входом (Vin (+)), инвертирующим входом (Vin (-)) и выходом (Vout).Хотя это не показано на схеме, операционный усилитель также имеет два входа питания (положительный и отрицательный), а также может включать в себя вход смещения и другие клеммы.

Рисунок 1: Схема операционного усилителя

Основная функция операционного усилителя - значительно усилить разницу между двумя входами и вывести результат. Если входное значение V (+) больше, чем V (-), операционный усилитель усилит и выведет положительный сигнал; если V (-) больше, операционный усилитель выдает усиленный отрицательный сигнал.Две другие особенности типичного операционного усилителя: (а) входное сопротивление чрезвычайно велико и (б) выходное сопротивление чрезвычайно низкое.

Поскольку коэффициент усиления операционного усилителя очень высок, даже небольшие различия на входах быстро приведут выходное напряжение к максимальному или минимальному значению. По этой причине операционные усилители обычно подключаются к отрицательной обратной связи. Давайте посмотрим на пример.

Основы операционного усилителя

(1): схема инвертирующего усилителя

Схема, изображенная на рис.2 усиливает и инвертирует (меняет фазу) входной сигнал и выводит результат. В схеме используется отрицательная обратная связь: часть выходного сигнала инвертируется и возвращается на вход. В этом примере обратная связь возникает из-за того, что выход Vout подключен через резистор R2 к инвертирующему входу (-).

Давайте посмотрим, как работает эта схема. Если выход не подключен к напряжению питания, тогда напряжения, подаваемые на инвертирующий (-) и неинвертирующий (+) входы, равны; два входа действуют как закороченные вместе; мы можем представить себе воображаемую короткую.Поскольку разница напряжений между этим воображаемым коротким замыканием и неинвертирующим входом составляет 0 В, точка A также будет иметь значение 0 В. Тогда по закону Ома I 1 = Vin / R 1 .

Рисунок 2: Схема инвертирующего усилителя

Поскольку операционные усилители имеют чрезвычайно высокий входной импеданс, ток на инвертирующий вход практически не протекает (-). Соответственно, I 1 протекает через точку A и R 2 ; это означает, что I 1 и I 2 практически равны.Тогда по закону Ома мы имеем Vout = −I 1 × R 2 , где I 1 отрицательно, потому что I 2 течет из точки A, где напряжение равно 0. Рассмотрим это с другой стороны. : любая попытка поднять входное напряжение на инвертирующем входе (-) создает инвертированное и сильно усиленное выходное напряжение, которое течет в обратном направлении, проходит через R 2 и подключается к инвертированной входной клемме (-), тем самым подавляя рост напряжения на этом Терминал. Система стабилизируется при выходном напряжении, которое доводит напряжение на инвертирующем входе (-) до 0 В, что эквивалентно напряжению на неинвертирующем входе.

Теперь давайте посмотрим, как мы можем использовать взаимосвязь между входом и выходом, чтобы найти коэффициент усиления операционного усилителя. В частности, Vout / Vin = (−I 1 × R 2 ) / (I 1 × R 1 ) = −R 2 / R 1 . Коэффициент усиления отрицательный, потому что фаза выходного сигнала противоположна фазе входного сигнала.

Важно отметить, что в приведенном выше уравнении коэффициент усиления полностью определяется соотношением сопротивлений R 2 и R 1 .Соответственно, вы можете изменить усиление, просто изменив сопротивления. Таким образом, хотя сам операционный усилитель имеет высокое усиление, соответствующее использование отрицательной обратной связи может снизить фактическое усиление до желаемого уровня.

Основы операционного усилителя

(2): Схема неинвертирующего усилителя

В предыдущем разделе мы увидели, как операционный усилитель можно использовать для реализации инвертирующего усилителя. На рисунке 3 показано, как мы можем использовать его для создания неинвертирующего усилителя. Неинвертирующий усилитель отличается от инвертирующего усилителя двумя основными способами: (1) форма выходного сигнала находится в фазе с формой входного сигнала, и (2) входной сигнал поступает на неинвертирующий входной терминал (+).Но обратите внимание, что как неинвертирующие, так и инвертирующие схемы используют отрицательную обратную связь.

Так как же работает эта схема? У нас все еще есть воображаемое замыкание, что означает, что и неинвертирующий (+), и инвертирующий (-) входы находятся под напряжением Vin. Таким образом, точка A также находится в Vin. Закон Ома говорит нам, что напряжение на R 1 составляет Vin = R 1 × I 1 . А поскольку ток по существу не поступает ни на один из входов операционного усилителя, отсюда следует, что I 1 = I 2 .А поскольку Vout представляет собой сумму напряжений при 1 R и 2 R, мы знаем, что Vout = 2 × I 2 + R 1 × I 1 . Мы можем изменить эти выражения, чтобы найти коэффициент усиления G следующим образом: G = Vout / Vin = (1 + R 2 / R 1 )

Рисунок 3: Схема неинвертирующего усилителя

Поскольку этот усилитель сохраняет фазу, его часто можно найти в приложениях, где важно учитывать фазу.

Также обратите внимание, что если R 1 удаляется из цепи, а резистор R 2 установлен на 0 Ом (или закорочен), цепь становится повторителем напряжения w

Схема компаратора операционного усилителя Работа и его применение

Обычно В электронике компаратор используется для сравнения двух напряжений или токов, подаваемых на два входа компаратора. Это означает, что он принимает два входных напряжения, затем сравнивает их и выдает дифференциальное выходное напряжение высокого или низкого уровня.Компаратор используется для измерения, когда произвольный входной сигнал достигает Варьирование уровня опорного или определенный пороговый уровень. Компаратор может быть сконструирован с использованием различных компонентов, таких как диоды, транзисторы, операционные усилители. Компараторы можно найти во многих электронных приложениях, которые могут использоваться для управления логическими схемами.

Символ компаратора

Операционный усилитель как компаратор

Когда мы внимательно посмотрим на символ компаратора, мы узнаем его как символ операционного усилителя (операционного усилителя), так что же отличает этот компаратор от операционного усилителя; Операционный усилитель предназначен для приема аналоговых сигналов и вывода аналогового сигнала, тогда как компаратор выдает только выходной сигнал в виде цифрового сигнала; хотя в качестве компараторов можно использовать обычный операционный усилитель (операционные усилители, такие как LM324, LM358 и LM741, не могут использоваться непосредственно в схемах компаратора напряжения.

Операционные усилители

часто могут использоваться в качестве компараторов напряжения, если к выходу усилителя добавлен диод или транзистор), но реальный компаратор разработан так, чтобы иметь более быстрое время переключения по сравнению с многоцелевыми операционными усилителями. Таким образом, можно сказать, что компаратор - это модифицированная версия операционных усилителей, специально разработанная для обеспечения цифрового выхода.

Сравнение выходной схемы операционного усилителя и компаратора

Работа базовой схемы компаратора

Схема компаратора работает, просто принимая два аналоговых входных сигнала, сравнивая их и затем вырабатывая логический выход с высоким «1» или низким «0».

Схема неинвертирующего компаратора

При подаче аналогового сигнала на вход + компаратора, называемый «неинвертирующим», и - вход, называемый «инвертирующий», схема компаратора будет сравнивать эти два аналоговых сигнала, если аналоговый вход на неинвертирующем входе больше чем аналоговый вход при инвертировании, тогда выход будет качаться до высокого логического уровня, и это заставит транзистор с открытым коллектором Q8 на эквивалентной схеме LM339 выше включиться. Когда аналоговый вход на неинвертирующем входе меньше, чем аналоговый вход на инвертирующем входе, тогда выход компаратора перейдет в низкий логический уровень.

При этом транзистор Q8 выключится. Как мы видели на изображении эквивалентной схемы LM339 выше, LM339 использует на выходе транзистор с открытым коллектором Q8, поэтому мы должны использовать «подтягивающий» резистор, который подключен к выводу коллектора Q8 с помощью Vcc, чтобы заставить этот транзистор Q8 работать. Согласно таблице данных LM339, максимальный ток, который может протекать через этот транзистор Q8 (выходной ток стока), составляет около 18 мА. V- можно рассчитать следующим образом.

V- = R2.Vcc / (R1 + R2)

Неинвертирующий вход компаратора подключен к потенциометру 10 K, который также формирует схему делителя напряжения, в которой мы можем регулировать начало напряжения V + с Vcc до 0 вольт. Во-первых, когда V + равно Vcc, выход компаратора перейдет в высокий логический уровень (Vout = Vcc), потому что V + больше, чем V-.

Это выключит транзистор Q8 и погаснет светодиод. Когда напряжение V + падает ниже V- вольт, выход компаратора переходит в низкий логический уровень (Vout = GND), что включает транзистор Q8 и загорается светодиод.

Путем замены аналогового входа; делитель напряжения R1 и R2, подключенный к неинвертирующему входу (V +), и потенциометр, подключенный к инвертирующему входу (V-), мы получим противоположный выходной результат.

Схема инвертирующего компаратора

Опять же, используя принцип делителя напряжения, напряжение на неинвертирующем входе (V +) составляет около V- вольт, поэтому, если мы начинаем инвертирующее входное напряжение (V-) с Vcc вольт, V + ниже, чем V-, это включит транзистор Q8, и выход компаратора перейдет в низкий логический уровень.Когда мы регулируем V- ниже V +. После выключения транзистора Q8 выход компаратора перейдет в высокий логический уровень, потому что теперь V + больше, чем V-, и светодиод погаснет.

Применение компаратора в схемах практической электроники

Система мониторинга влажности почвы на основе беспроводных сенсорных сетей с использованием Arduino

Система мониторинга влажности почвы на основе беспроводных сенсорных сетей с использованием проекта Arduino предназначена для разработки системы автоматического полива, которая может управлять переключением (вкл. / выкл.) электродвигателя насоса в зависимости от влажности почвы.

Система мониторинга влажности

Датчик влажности определяет влажность почвы, и соответствующий сигнал подается на плату Arduino. Компаратор сравнивает сигналы уровня влажности с заранее заданным опорным сигналом. Затем он отправит сигнал на микроконтроллер. На основе сигнала, полученного от датчика, и сигнала компаратора, будет работать водяной насос. ЖК-дисплей используется для отображения состояния влажности почвы и водяного насоса.

Цепь датчика сердечного ритма

Реализация в системе микросхемы монитора сердечного ритма

Датчик сердечного ритма HRM-2511E имеет 4 операционных усилителя.Четвертый операционный усилитель используется как компаратор напряжения. ППГ аналоговый сигнал подается на положительный вход и отрицательный вход привязан к опорному напряжению (VR). Величину VR можно установить в пределах от 0 до Vcc с помощью потенциометра P2 (показанного выше). Каждый раз, когда импульсная волна PPG превышает пороговое напряжение VR, выходной сигнал компаратора становится высоким. Таким образом, это устройство обеспечивает выходной цифровой импульс, синхронизированный с тактом. Ширина импульса также определяется пороговым напряжением VR.

Цепь дымовой сигнализации

Цепь дымовой сигнализации

Фотодиоды излучают свет, который определяется фототранзисторами Q1 и Q2. Верхняя область герметична, поэтому рабочая точка транзистора Q1 не меняется. Эта рабочая точка используется в качестве эталона для компаратора. Когда дым попадает в нижнюю область, рабочая точка фототранзистора Q2 изменяется, что приводит к изменению напряжения Vin от базового (без дыма) значения Vin (no_smoke). Как и интенсивность света в основании фотографии. -транзистор уменьшается из-за попадания дыма в область, ток базы уменьшается, а напряжение Vin увеличивается от базового (без дыма) значения Vin (no_smoke).Когда напряжение Vin пересекает Vref, выход компаратора переключается с VL на VH, вызывая аварийный сигнал.

Надеюсь, что, прочитав эту статью, вы получили некоторые основы работы с компаратором. Если у вас есть какие-либо вопросы об этой статье или о проектах в области электроники и электротехники за последний год, пожалуйста, не стесняйтесь оставлять комментарии в разделе ниже. Вот вам вопрос: знаете ли вы какие-либо приложения для встроенных систем, в которых операционный усилитель используется в качестве схемы компаратора?

Как использовать операционный усилитель в качестве схемы компаратора

В этом посте мы подробно узнаем, как использовать любой операционный усилитель в качестве компаратора в схеме для сравнения входных дифференциалов и создания соответствующих выходов.

Что такое компаратор на операционном усилителе

Мы использовали микросхему операционного усилителя, вероятно, с тех пор, как начали изучать электронику. Я имею в виду эту замечательную маленькую микросхему IC 741, с помощью которой становится возможным создание практически любой схемы на основе компаратора.

Здесь мы обсуждаем одну из простых схем применения этой ИС, где она конфигурируется как компаратор, неудивительно, что следующие приложения могут быть изменены множеством различных способов в соответствии с предпочтениями пользователя.

Как следует из названия, компаратор операционных усилителей относится к функции сравнения между определенным набором параметров или может быть просто парой величин, как в данном случае.

Поскольку в электронике мы в первую очередь имеем дело с напряжениями и токами, эти факторы становятся единственными агентами и используются для работы, регулирования или управления различными задействованными компонентами.

В предлагаемой конструкции компаратора операционного усилителя в основном используются два разных уровня напряжения на входных контактах для их сравнения, как показано на диаграмме ниже.

ПОМНИТЕ, НАПРЯЖЕНИЕ НА ВХОДНЫХ КОНТАКТАХ НЕ ДОЛЖНО ПРЕВЫШАТЬ УРОВЕНЬ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОПЕРАТОРА, НА РИСУНКЕ НЕ ДОЛЖНО ПРЕВЫШАТЬ +12 В

Два входных контакта операционного усилителя называются инвертирующими (с знак минус) и неинвертирующий вывод (со знаком плюс) становятся входами считывания операционного усилителя.

При использовании в качестве компаратора, один из штифтов из двух применяется с фиксированным опорным напряжением, а другой штырь подается напряжение, уровень которого необходимо контролировать, как показано ниже.

Мониторинг вышеуказанного напряжения осуществляется по фиксированному напряжению, приложенному к другому дополнительному выводу.

Поэтому, если напряжение, которое должно контролироваться поднимается выше или падает ниже фиксированного опорного порогового напряжения, состояние выхода возвращается или изменяет свое первоначальное состояние или изменяет свою полярность выходного напряжения.

Видео-демонстрация

Как работает компаратор операционных усилителей

Давайте проанализируем приведенное выше объяснение, изучив следующую схему переключателя датчика освещенности.

Глядя на принципиальную схему, мы обнаруживаем, что схема сконфигурирована следующим образом:

Мы видим, что контакт № 7 операционного усилителя, который является контактом питания +, подключен к положительной шине, аналогично его контакту № 4, который отрицательный вывод питания подключен к отрицательной или, скорее, нулевой шине питания.

Вышеупомянутая пара контактов обеспечивает питание ИС, чтобы она могла выполнять свои функции.

Теперь, как обсуждалось ранее, контакт №2 ИС подключен к стыку двух резисторов, концы которых подключены к положительной и отрицательной шинам источника питания.

Такое расположение резисторов называется делителем потенциала, что означает, что потенциал или уровень напряжения на стыке этих резисторов будет примерно половиной напряжения питания, поэтому, если напряжение питания равно 12, переход делителя потенциала сеть будет 6 вольт и тд.

Если напряжение питания хорошо регулируются, чем выше уровень напряжения будет также хорошо закреплен и, следовательно, может быть использован в качестве опорного напряжения для штифта # 2.

Следовательно, что касается напряжения перехода резисторов R1 / R2, это напряжение становится опорным напряжением на выводе №2, что означает, что ИС будет отслеживать и реагировать на любое напряжение, которое может превышать этот уровень.

Измеряемое напряжение, которое необходимо контролировать, подается на контакт № 3 ИС, в нашем примере через LDR. Контакт № 3 подключается к месту соединения вывода LDR и предустановленной клеммы.

Это означает, что этот переход снова становится делителем потенциала, уровень напряжения которого на этот раз не фиксирован, поскольку значение LDR не может быть зафиксировано и будет меняться в зависимости от условий внешней освещенности.

Теперь предположим, что вы хотите, чтобы схема определяла значение LDR в какой-то момент как раз с наступлением сумерек, вы настраиваете предустановку так, чтобы напряжение на выводе № 3 или на стыке LDR, и предустановка просто пересекала отметку 6 В. .

Когда это произойдет значение поднимается выше установленной ссылка на выводе # 2, это информирует IC о смысле напряжении, возвышающемся над опорным напряжением на выводе # 2, это мгновенно возвращается выход IC, который меняется на позитив от своего первоначального положение нулевого напряжения.

Вышеупомянутое изменение состояния ИС с нуля на положительное, запускает каскад драйвера реле, который включает нагрузку или свет, который может быть подключен к соответствующим контактам реле.

Помните, что значения резисторов, подключенных к контакту №2, также могут быть изменены для изменения порога чувствительности контакта №3, поэтому все они взаимозависимы, что дает вам широкий угол изменения параметров схемы.

Еще одна особенность R1 и R2 заключается в том, что они исключают необходимость использования источника питания с двойной полярностью, что делает задействованную конфигурацию очень простой и аккуратной.

Замена параметра измерения параметром настройки

Как показано ниже, объясненная выше реакция операции может быть просто отменена путем изменения положения входных контактов IC или путем рассмотрения другого варианта, в котором мы только меняем местами положения LDR и предустановка.

Вот как ведет себя любой базовый операционный усилитель, когда он настроен как компаратор.

Подводя итог, можно сказать, что в любом операционные усилители на основе compartaor, следующие операции имеют место:

Практический пример # 1

1) Когда инвертирующий штифт (-) применяется ссылку фиксированного напряжения, и неинвертирующий ( +) входной контакт подвергается изменяющемуся напряжению считывания, выход операционного усилителя остается 0 В или отрицательным, пока напряжение на контакте (+) остается ниже уровня напряжения эталонного контакта (-).

Поочередно, как только напряжение на выводе (+) поднимается выше, чем напряжение (-), на выходе быстро устанавливается положительный уровень постоянного тока питания.

Пример # 2

1) И наоборот, когда неинвертирующий контактный (+) применяется ссылку фиксированного напряжения, а инвертирующий (-) вход контактный подвергается воздействию чувствительного напряжения, изменяющего, выход операционного усилителя остается питания уровень постоянного тока или положительный при условии, что (-) STAYS контактного напряжения ниже (+) Refernce выводы напряжения уровня.

Поочередно, как только напряжение на выводе (-) становится выше, чем напряжение (+), выход быстро становится отрицательным или переключается на 0В.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Использование ОУ в качестве компаратора в электронных схемах

Компаратор

Существуют различные типы компараторов, такие как электрические компараторы, электронные компараторы, механические компараторы, оптические компараторы, сигма-компараторы, пневматические компараторы, цифровые компараторы и т. Д., которые используются для разных типов приложений. Рассмотрим компараторы, которые используются при проектировании электрических и электронных схем. Схема компаратора операционного усилителя часто используется во многих приложениях. В этой статье мы обсудим, как использовать операционный усилитель в качестве компаратора. Но, прежде всего, мы должны знать, что такое компаратор.

Что такое компаратор?

В целом, компаратор можно определить как устройство, состоящее из двух входных клемм, на одну клемму подается опорный входной сигнал, а на другой вход подается фактическое значение сигнала.Затем, в зависимости от разницы между этими двумя входами, он генерирует выходной сигнал как 0 (низкий) или 1 (высокий).

В электрической и электронной терминологии устройство, которое используется для сравнения двух напряжений или токов, подаваемых на две аналоговые входные клеммы, и выдает один двоичный цифровой выходной сигнал, который указывает, какой из них больше, называется компаратором.

Компаратор

Две аналоговые входные клеммы - V + и V-, а цифровой выход - V0.Этот выходной сигнал можно определить как

.

V0 = 1, если V +> V- и
V0 = 0, если V +

Компараторы часто используются в устройствах, которые используются для измерения аналоговых сигналов, релаксационных генераторов и аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Эти компараторы состоят из дифференциального усилителя с высоким коэффициентом усиления, и компараторы могут быть построены с использованием операционных усилителей.

Операционный усилитель

Это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, связанный по постоянному току, который состоит из двух входных клемм; дифференциальный вход подается на эти входные клеммы и создает единый выходной потенциал.Разность потенциалов между его входными клеммами усиливается, чтобы получить выходной сигнал, который в сотни тысяч раз превышает разницу между входными сигналами.

Операционный усилитель

Если коэффициент усиления без обратной связи усилителя равен AOL, а V + - неинвертирующий вход, а V- - инвертирующий вход, то выход усилителя может быть представлен как

Vout = AOL (V + - V-).

Существуют разные типы операционных усилителей, но 741 операционный усилитель часто используется в качестве компараторов.

Операционный усилитель в качестве компаратора

Операционный усилитель

741 - это базовый операционный усилитель, который можно использовать для работы компаратора в простых электрических и электронных схемах. Например, рассмотрим переключатель с регулируемой температурой; этот переключатель используется для включения или выключения цепи, которая должна регулироваться в зависимости от температуры. Если температура превышает заданное контрольное значение, то датчик температуры производит выходное напряжение (низкое или высокое) соответственно.

Стандартные операционные усилители предназначены для усиления малой мощности.Им нужно некоторое время, чтобы восстановить свое выходное напряжение, и операционный усилитель снова начал работать в линейном режиме в случае, если операционные усилители выйдут из состояния насыщения. Входные сигналы быстро меняются в определенных приложениях компаратора, таких как датчики уровня звука или аналого-цифровые преобразователи. Операционные усилители, разработанные как усилители, не подходят для использования в качестве компараторов.

Компаратор с гистерезисом

Есть еще одна проблема с базовой компараторной схемой, это высокочастотные колебания напряжения, вызванные шумом.Это следует учитывать с операционными усилителями, которые специально разработаны как компараторы, а не как усилители. Если напряжение входного сигнала близок к опорному напряжению, то будет значительный шум от входного сигнала. Этот случайный характер шума будет вызывать большие колебания напряжения частоты, за счетом этого, в быстрых сукцессиях, напряжение входного сигнала будет идти выше или ниже, чем опорное напряжение.

Это приведет к временным колебаниям выходного сигнала между максимальным и минимальным уровнями напряжения.Но гистерезис может быть применен для решения этих проблем. В схеме триггера Шмитта зазор гистерезиса можно регулировать с помощью положительной обратной связи, применяя гистерезис к схеме компаратора операционного усилителя. На рисунке показана схема компаратора операционного усилителя с гистерезисом.

Схема компаратора ОУ

Как правило, выход операционного усилителя имеет положительную и отрицательную полярность до максимального напряжения, которое близко к потенциалам питания. Если мы подключим типичный операционный усилитель 741 к +/- 18 В, то максимальное выходное напряжение составит +/- 15 В.Это связано с чрезвычайно высоким коэффициентом усиления разомкнутого контура операционного усилителя (от 10 000 до 1 миллиона). Если на каком-либо входе создается разница напряжений в +/- 150 микровольт, она может быть увеличена в миллион раз, и выход будет переведен в состояние насыщения. Таким образом, запасы на выходе имеют максимальное или минимальное значение.

Схема компаратора операционного усилителя

Этот максимальный разомкнутый контур может использоваться в случае измерительных приборов или для сравнения двух напряжений при использовании операционного усилителя в качестве компаратора. Таким образом, выходной сигнал будет максимально высокое или низкое значение минимального на основании разности между входным напряжением и опорного напряжения (входного напряжения, которое несколько микро вольт больше или меньше, чем опорное напряжение).

Опорное напряжение подается на неинвертирующий входном вывод операционного усилителя и переменное напряжение подается на инвертирующем вход операционного усилителя. Из схемы компаратора ОУ, показанного на рисунке, если напряжение, приложенное к контакту 2 больше, чем опорное напряжение, приложенное к контакту 3, то выходной сигнал будет при низком напряжении, и это немного больше, чем -vs. Если напряжение, приложенное к контакту 2 меньше, чем опорное напряжение, приложенное к контакту 3, то выходной сигнал будет при высоком напряжении, и немного меньше, чем + Vs.

Есть много компараторов операционных усилителей, которые используются для высокоскоростных сравнений; Эти схемы компаратора на ОУ изменяют свое выходное состояние менее чем за 1 микросекунду. Но эти схемы компаратора на операционных усилителях с быстрым сравнением будут потреблять больше энергии в зависимости от скорости сравнения. Существуют различные типы компараторов, которые классифицируются в зависимости от скорости сравнения и количества потребляемой мощности. Компаратор конкретного операционного усилителя используется для конкретного приложения в зависимости от требуемой скорости и важных параметров, таких как скорость или потребляемая мощность.

Недостатки компаратора операционных усилителей

Компараторы на операционных усилителях имеют некоторые недостатки по сравнению с характеристиками специализированных компараторов:

  • Эти схемы компаратора на операционном усилителе обычно используются в приложениях, где допустима низкая производительность.
  • Операционным усилителям
  • требуется больше времени для восстановления после насыщения, поскольку они предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью.
  • Внешний гистерезис всегда требуется для медленных входов, операционные усилители не имеют внутреннего гистерезиса.
  • Между входами многих операционных усилителей будут подключены диоды, которые могут вызвать непредсказуемый ток на входах.

Компаратор используется для сравнения двух входов и, таким образом, выдает низкий уровень цифрового выхода или 0 и высокий уровень или 1 в зависимости от разницы между двумя входами. ОУ 741 можно использовать в качестве компаратора, о чем говорилось выше в этой статье. Поделитесь своим мнением о схемах компаратора и компараторе операционного усилителя, разместив свои комментарии в разделе комментариев ниже.

Просмотры сообщений: 7 944

Конфигурации схем операционного усилителя / компаратора

| Основы электроники

Конфигурация схемы операционного усилителя

Конфигурация внутренней схемы стандартного операционного усилителя показана ниже.
Как правило, операционные усилители делятся на 3 ступени: вход, усиление и выход.

Входной каскад включает в себя дифференциальный усилитель, который усиливает дифференциальное напряжение между двумя входными контактами, в то время как компонент синфазного сигнала (одинаковое напряжение на обоих контактах без разницы потенциалов между ними) работает для противодействия без усиления.

Поскольку коэффициент усиления при использовании только схемы дифференциального усилителя недостаточен, коэффициент усиления ОУ увеличивается на этапе усиления.Обычно емкость для компенсации фазы подключается между каскадом усиления для предотвращения внутренних колебаний.

Выходной каскад подключается в качестве буфера для предотвращения изменений характеристик операционного усилителя в зависимости от нагрузки (т. Е. Сопротивления, подключенного к выходному выводу).
Изменения выходных характеристик в зависимости от нагрузки (искажения, падение напряжения) во многом зависят от конфигурации схемы и токовой нагрузки.

Существует несколько различных типов выходных каскадов, классифицируемых по величине управляющего тока, протекающего в выходной цепи (разные напряжения смещения): класс A, класс B, класс C и класс AB.

Обычно различные типы сортируются по наименьшему количеству искажений:
класс A, класс AB, класс B, класс C и т. Д.

Конфигурация схемы компаратора

Схема схемы стандартного компаратора показана ниже. Это то же самое, что и операционный усилитель, но поскольку компараторы не используются для настройки отрицательной обратной связи, емкость фазовой компенсации для предотвращения колебаний не встроена.

Поскольку емкость компенсации фазы ограничивает рабочую скорость между входами и выходами, время отклика значительно меньше, чем у операционных усилителей.Конфигурацию выходной цепи компараторов можно разделить на два типа: открытый коллектор (открытый сток) и двухтактный.

Эквивалентная схема BA10393 показана ниже. Выходная цепь - с открытым коллектором.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *