Схема компаратора на оу: портал и журнал для разработчиков электроники

Содержание

Компаратор на оу схема

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. 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.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Лекция 22 Схема интегрирования

Компаратор. Описание и применение. Часть 1


В описанных выше схемах в зависимости от характера управляющего сигнала осуществлялась коммутация входного сигнала или запоминание последнего. Еще одну разновидность аналоговых коммутаторов представляют компараторы.

Они осуществляют переключение уровня выходного напряжения, когда непрерывно изменяющийся во времени входной сигнал становится выше или ниже определенного уровня. Основы электроакустики Путь к качественному звуку. Если включить операционный усилитель без обратной связи, как показано на рис. Его выходное напряжение составляет:. Передаточная характеристика такого компаратора изображена на рис. Благодаря высокому коэффициенту усиления схема переключается при очень малой величине разности напряжений U 1 — U 2 , поэтому она пригодна для сравнения двух напряжений с высокой точностью.

При смене знака разности входных потенциалов выходное напряжение не может мгновенно перейти из одного уровня насыщения к другому, так как величина скорости нарастания операционного усилителя ограничена.

Вследствие конечного времени восстановления операционного усилителя при его выходе из состояния насыщения задержка переключения компаратора еще увеличивается. Так как в рассматриваемой схеме операционный усилитель не охвачен обратной связью и не нуждается в частотной коррекции, скорость нарастания увеличивается, и время восстановления уменьшается, по меньшей мере, в 20 раз. Описанный компаратор имеет ограниченный диапазон входных напряжений.

Если требуется сравнивать большие величины входных напряжений, можно воспользоваться схемой, приведенной на рис. Компаратор срабатывает при переходе величины U P через нуль. Таким образом, сравниваемые напряжения должны иметь противоположные знаки.

Эту схему можно функционально расширить, если к неинвертирующему входу компаратора подключить еще несколько резисторов.

При этом компаратор будет срабатывать, когда приведенная к неинвертирующему входу алгебраическая сумма входных напряжений будет больше или меньше нуля. Компаратор с прецизионным входным напряжением. Для многих случаев применения необходимы компараторы, выходное напряжение которых принимает два фиксированных с высокой точностью значения U МИН и.

U МАКС Наиболее точный и простой способ выполнения этого условия состоит в применении аналогового коммутатора, управляемого входным напряжением обычного компаратора. При низких частотах переключения эта задача может быть также решена соответствующим включением частотно-скорректированного операционного усилителя рис.

ОУ в качестве компаратора с прецизионным выходным напряжением. Схема представляет собой разновидность компаратора, изображенного на рис. При этом дальнейший рост выходного напряжения прекращается. Кроме того, так как операционный усилитель не насыщается, из общего времени задержки срабатывания исключается время восстановления усилителя. Двухпороговый компаратор фиксирует, находится ли входное напряжение между двумя заданными пороговыми напряжениями или вне этого диапазона.

Для реализации такой функции выходные сигналы двух компараторов необходимо подвергнуть, как показано на рис. Как показано на рис. Характеристики аналоговых компараторов. Триггер Шмитта. Инвертирующий Операционный Усилитель. Компараторы на интегральных микросхемах. Влияние Обратной Связи на параметры усилителей.

Импульсные стабилизаторы напряжения. Импульсное напряжение. Поиск по сайту:.


Как работает компаратор на операционном усилителе(ОУ).

Логин или эл. Запомнить меня. Повторите пароль. Введите цифры и буквы.

Благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ схема переключается при очень малой Упрощенная внутренняя схема компаратора КСА3.

Аналоговый компаратор

Для управления электронными схемами применяются различные устройства, которые помогают настраивать и разветвлять сигналы. Для сравнения двух разных импульсов часто используется компаратор с однополярным питанием. 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. 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. У него вводный потенциал сигнала находится в диапазоне менее 0,3 Вольт и не поднимается выше.

Схема компаратора с операционным усилителем

В описанных выше схемах в зависимости от характера управляющего сигнала осуществлялась коммутация входного сигнала или запоминание последнего. Еще одну разновидность аналоговых коммутаторов представляют компараторы. Они осуществляют переключение уровня выходного напряжения, когда непрерывно изменяющийся во времени входной сигнал становится выше или ниже определенного уровня. Основы электроакустики Путь к качественному звуку.

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок.

Принцип работы компаратора напряжения

Интегральные компараторы напряжения. Компараторы принадлежат к классу формирователей, предназначенных для перехода от аналоговых сигналов к цифровым. Поэтому оконечные каскады компараторов обычно конструируются таким образом, чтобы выходное напряжение соответствовало бы принятым логическим уровням распространенных цифровых микросхем. Если включить операционный усилитель ОУ без обратной связи так, как это показано на рис. Компаратор сигналов, выполненный на ОУ: а — включение ОУ; б — выходной сигнал. Если поменять местами Uвх и Uoп, изменится порядок переключения выходного напряжения.

Primary Menu

Компаратор — это сравнивающее устройство. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения непрерывно изменяющихся сигналов. Таким образом, компаратор — это элемент перехода от аналоговых к цифровым сигналам, поэтому его иногда называют однобитным аналого-цифровым преобразователем. Неопределенность состояния выхода компаратора при нулевой разности входных сигналов нет необходимости уточнять, так как реальный компаратор всегда имеет либо конечный коэффициент усиления, либо петлю гистерезиса рис. Характеристики компараторов. Процессы переключения компараторов. Чтобы выходной сигнал компаратора изменился на конечную величину U 1 вых — U 0 вых при бесконечно малом изменении входного сигнала, компаратор должен иметь бесконечно большой коэффициент усиления эпюра 1 на рис.

Схема одновходового компаратора. на инвертирующем входе ОУ происходит суммирование.

Компараторы на ОУ. Простейшая схема компаратора

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.

Простейшие компараторы на операционных усилителях

Приветствую вас дорогие друзья! А сегодня речь пойдет о таком электронном устройстве как операционный усилитель. Например на этой картинке изображены два операционных усилителя российского производства. Также имеются выводы для подключения питания но на условных графических обозначениях их обычно не указывают. Для такого усилителя есть два правила которые помогут понять принцип работы:.

Что то часто мне стали задавать вопросы по аналоговой электронике. Никак сессия студентов за яцы взяла?

Аналоговые компараторы

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. 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.

Primary Menu

Портал о науке и технике Статьи Новости Видео Обзоры. Забыли пароль? Воспользуйтесь строкой поиска, чтобы найти нужный материал. Главная Схемотехника Как работает компаратор на операционном усилителе ОУ.


Компаратор с гистерезисом – ElettroAmici

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).

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

Работа операционного усилителя без обратной связи

Как известно напряжение на выходе ОУ UВЫХ определяется произведением входного дифференциального напряжения UД (разность напряжений между входными выводами) на коэффициент усиления ОУ по напряжению КU

Операционные усилители имеют очень большой коэффициент усиления ОУ по напряжению КU = 105 … 106, 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 UПИТ = 15 В, КU = 105, UД ≈ 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 UBX, а неинвертирующий вход соединён с источником опорного напряжения UОП. Принцип работы компаратора изображённого на рисунке заключается в следующем: когда входное напряжение UBX больше опорного UОП, то выходное напряжение принимает значение отрицательного напряжения насыщения –UНАС и остаётся неизменным пока входное напряжение UBX не уменьшиться ниже опорного напряжения UОП, в этом случае на выходе будет напряжение положительного насыщения +UНАС.

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 UBX и опорного напряжения UОП приведённого к инвертирующему входу UПРИВ, 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 UBX и UПРИВ должны иметь разную полярность.

Приведённое напряжение UПРИВ 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 UBX и UОП 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:

  1. Триггеры Шмитта и в схемах формирования сигнала, преобразующих сигнал произвольной формы в прямоугольный или импульсный сигнал.
  2. Детекторы уровня – схемы, в которых происходит индицирование момента достижения входным сигналом заданного уровня опорного напряжения.
  3. 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.

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:

  1. Подобные усилители способны работать только в линейном режиме с отрицательным значением обратной связи. Однако операционные усилители довольно долго восстанавливаются.
  2. 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.
  3. 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.

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 UВП и нижним уровнем (порогом) срабатывания триггера UНП.

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 UВП, поэтому на выходе присутствует положительное напряжение насыщения UНАС+ (примерно на 1 – 2 В ниже положительного напряжения питания UПИТ+). Когда входное напряжение достигает верхнего порога переключения UВП выходное напряжение резко упадёт до уровня отрицательного напряжения насыщения UНАС-(примерно на 1 – 2 В выше отрицательного напряжения питания UПИТ-). 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 UНП, а на выходе триггера установится положительное напряжение насыщения UНАС+. Нижний порог срабатывания триггера определяется следующим выражением

Таким образом, петля гистерезиса будет зависеть от соотношения резисторов R2 и R3, а ширина петли гистерезиса UГИС определяется разностью верхнего порога срабатывания UВП и нижнего порога срабатывания UНП

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.

Компаратор с гистерезисом и без гистерезиса

Исходные данные для расчета представлены в таблицах 74 и 75.

Таблица 74. Исходные данные для расчета компаратора

ВходВыходПитание
ViMinViMaxVoMinVoMaxVccVeeVref
0 В5 В0 В5 В5 В0 В5 В

Таблица 75. Пороговые значения

Нижний порог переключения VLВерхний порог переключения VHVH – VL
2,3 В2,7 В0,4 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:
  • Рассчитаем R3 по формуле 2:
  • Проверяем полученное значение гистерезиса, согласно формуле 3:

Операционный усилитель как схема компаратора и рабочая операция

Как правило, компараторы используются в таких устройствах, как релаксационные генераторы, аналого-цифровые преобразователи (АЦП), а также в устройствах, которые используются для измерения аналоговых сигналов. Компараторы состоят из дифференциальных усилителей с высоким коэффициентом усиления, и мы можем использовать операционный усилитель в качестве схемы компаратора.

Операционный усилитель в качестве компаратора

Операционные усилители 741 — это базовые операционные усилители, которые можно использовать в качестве схемы компаратора во многих электронных схемах. Например, если мы рассмотрим переключатель с контролем температуры затем операция переключения выполняется в зависимости от температуры. Если фактическое значение температуры превышает заданное значение эталонной температуры, то датчик температуры соответственно выдает выходное напряжение (низкое или высокое).

Если мы рассмотрим базовую схему компаратора, то из-за шума будут высокочастотные колебания напряжения. Эту проблему необходимо учитывать в случае операционных усилителей, которые специально спроектированы как схемы компаратора. Этот шум возникает всегда, когда входной сигнал напряжения и сигнал опорного напряжения находятся близко друг к другу.

Операционный усилитель в качестве схемы компаратора

Колебания напряжения высокой частоты вызваны из-за случайный характер шума, из-за этого, в быстрых сукцессиях, напряжение входного сигнала становится больше или меньше, чем опорное напряжение. Таким образом, выходной сигнал будет колебаться между максимальным и минимальным уровнем напряжения. Эту проблему можно уменьшить, применив гистерезис . Мы можем отрегулировать зазор гистерезиса в схеме триггера Шмитта, применив гистерезис к схеме компаратора операционного усилителя с использованием положительной обратной связи. На рисунке показан операционный усилитель в виде схемы компаратора с гистерезисом.

Операционный усилитель как рабочая схема компаратора

Как правило, выходной сигнал операционного усилителя колеблется от положительного и отрицательного до экстремального напряжения, которое примерно равно потенциалам питания. Если 741 на усилителе подключен к +/- 18 В, тогда максимальное выходное напряжение задается как +/- 15 В. Это связано с чрезвычайно высоким коэффициентом усиления разомкнутого контура операционного усилителя (от 10 000 до 1 миллиона). Таким образом, если на каком-либо входе создается разница напряжений +/- 150 микровольт, то она будет усилена примерно в миллион раз, а выход перейдет в насыщение. Таким образом, выход остается на максимальном или минимальном значении.

Операционный усилитель как схема работы компаратора

При использовании операционного усилителя в качестве компаратора в измерительных приборах, разомкнутый контур может использоваться для сравнения двух напряжений. Поэтому, в зависимости от разности между значением входного напряжения и значения опорного напряжения, выход Vout будет равен максимальному высокому значению или минимальному значению низкого (значение входного напряжения будет больше или меньше, чем значение напряжения опорного несколько микро- вольт).

Опорное напряжение подается на входной терминал неинвертирующий ОУ и переменное напряжение подается на инвертирующий входной вывод операционного усилителя. Рассмотрим схему компаратора схемы ОУ, показанного на рисунке, если напряжение подается на контакт 2 больше, чем опорное напряжение подается на контакт 3, то выходное напряжение становится низким, и это незначительно больше, чем -vs. Если напряжение подается на контакт 2 меньше, чем опорное напряжение подается на контакт 3, то выходное напряжение становится высоким, и это незначительно меньше, чем + Vs.

Существует много операционных усилителей, предназначенных для работы компараторов, эти схемы компараторов на операционных усилителях используются для высокоскоростных сравнений. Состояние выхода этих схем компаратора операционного усилителя изменяется менее чем за 1 микросекунду. Но эти схемы компаратора на операционных усилителях для высокоскоростного сравнения потребляют больше энергии, в зависимости от скорости сравнения. В зависимости от скорости сравнения и количества потребляемой мощности эти компараторы подразделяются на разные типы. Конкретный компаратор операционного усилителя может использоваться для конкретного приложения в зависимости от требуемой скорости и / или потребляемая мощность .

Применение операционного усилителя в качестве компаратора в практических электронных схемах

Система мониторинга температуры и влажности почвы на основе беспроводных сенсорных сетей с использованием Проект Arduino предназначен для разработки автоматической системы полива, которая управляет включением (включением и выключением) электродвигателя насоса путем определения влажности почвы.

Система мониторинга температуры и влажности почвы на основе беспроводных сенсорных сетей с использованием Arduino от Edgefxkits.com

Устройство считывает влажность почвы, и соответствующий сигнал подается на плату Arduino. Это достигается с помощью операционного усилителя в качестве схемы компаратора, действующей как интерфейс между датчиком и микроконтроллером. На основании сигнала, полученного от датчика, включается водяной насос. ЖК-дисплей используется для отображения состояния влажности почвы и водяного насоса.

Кроме того, техническая помощь может быть предоставлена ​​на основе ваших запросов, размещенных в разделе комментариев ниже. Вы можете скачать нашу бесплатную электронную книгу на разработка проектов электроники самостоятельно.

Знаете ли вы какие-либо приложения для встроенных систем, в которых операционный усилитель используется в качестве схемы компаратора?

5.Компаратор на оу

При построении импульсных устройств электронной техники широкое применение нашли операционные усилители (ОУ). В таких устройствах, в отличие от аналоговых устройств, ОУ в основном работает в режиме насыщения, и выходное напряжение может принимать одно из двух значений: либо +Uвых max либо –Uвых max. В связи с высоким значением коэффициента усиления в линейном режиме переход ОУ из режима насыщения с выходным напряжением +Uвых max в режим с напряжением –Uвых max и наоборот, при изменении входного напряжения происходит практически «скачком».

Такой ход передаточной характеристики ОУ, а также зависимость ее смещения от величины напряжения, подаваемого на один из его входов, позволяет использовать этот элемент в качестве устройства сравнения измеряемого напряжения аналогового сигнала с опорным напряжением, которое называется компаратором. Критерием сравнения двух уровней напряжения является полярность напряжения на выходеОУ.

Рисунок 5.1. Компаратор при подаче опорного напряжения

положительной полярности на неинвертирующий вход ОУ:

а – схема компаратора, б – его передаточная характеристика

Простейшая схема компаратора на ОУ приведена на рис. 5.1,а. Опорное напряжение, величина которого постоянна, подается на один из входов ОУ, а измеряемое – на другой. Пусть измеряемое напряжение изменяется во времени. Тогда при достижении этим напряжением уровня опорного произойдет изменение полярности выходного напряжения. Например, опорное напряжение Uположительной полярности подается на неинвертирующий вход ОУ, а измеряемое u- на инвертирующий вход, как показано на рис. 5.1,а. Тогда при u< Uна выходе ОУ напряжение будет положительное, а при u> U- отрицательным (см. рис. 5.1,б). Видно, что изменение полярности выходного напряжения происходит тогда, когда входное напряжение проходит значение U.

Если в схеме компаратора измеряемое напряжение подавать на неинвертирующий вход ОУ, а опорное – на инвертирующий, как показано на рис. 5.2,а, то произойдет изменение передаточной характеристики: при u< Uна выходе напряжение будет отрицательным, а при u> U- положительным (см. рис. 5.2,б).

Рисунок 5.2. Компаратор при подаче опорного напряжения

положительной полярности на инвертирующий вход ОУ:

а – схема компаратора, б – его передаточная характеристика

Компаратор на ОУ используется в системах автоматического регулирования и защиты в качестве элемента измерительного органа, вырабатывающего выходной сигнал при достижении контролируемым напряжением определенного значения. По выходному сигналу затем происходит срабатывание исполнительного органа системы автоматического управления или защиты, осуществляющей изменение режима работы соответствующей аппаратуры или ее отключение.

Компараторы также применяются для преобразования сигналов. В качестве примера на рис. 5.3 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие преобразование синусоидального напряжения в ряд прямоугольных импульсов с использованием компаратора, схема которого приведена на рис. 5.1,а. Импульс положительной полярности в данном случае вырабатывается, когда мгновенное значение синусоидального напряжения превосходит опорное U. Длительность импульса может изменяться изменением величины опорного напряжения.

Рисунок 5.3. Временные диаграммы, иллюстрирующие преобразование

синусоидального напряжения в ряд прямоугольных импульсов

с использованием компаратора

Особенность работы ОУ как компаратора заключается в резком изменении полярности выходного напряжения при изменении уровня входного сигнала. Сам процесс такого изменения получил наименование «опрокидывания». Из проведенного анализа следует, что условием опрокидывания ОУ, а, следовательно, и схемы, в которой он используется, является равенство напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входах ОУ. Данное условие реализуется в импульсных устройствах на ОУ.

Как сделать компаратор в «Майнкрафт» и как им пользоваться?

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

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

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

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

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.

Несколько тонкостей работы с компараторами.

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

Читать также: Бензопила калибр настройка карбюратора

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.

Использование ОУ в качестве компаратора

Компаратор — это устройство, которое подает на свой выход сигнал равный разнице между двумя входными сигналами, умноженной на очень большой коэффициент. Тоже-самое делает и операционный усилитель. Разница лишь в том, что компаратор работает без обратной связи и выдает логический уровень, а ОУ предназначен для работы с обратной связью и выдает аналоговый сигнал. Недавно, думал над проектом в котором уже использовались ОУ и, нужны были компараторы. Естественно, появился соблазн использовать ОУ в качестве компараторов. Но можно ли так делать?


Если кратко, то лучше — не нужно, если длинно, то вот почему:

Скорость

ОУ рассчитаны для работы с маленькой разницей между входными сигналами. При большой разнице, транзисторы где-то в недрах микросхемы могут насыщаться и от этого скорость может упасть на порядки. Тоесть, если у нас есть 10МГц ОУ, это совсем не значит что из него получится компаратор с временем реакции в 100нс. Получается такая парадоксальная ситуация — разница между напряжениями входов увеличивается, а время реакции компаратора уменьшается.
Конечно, не все ОУ насыщаются и это нужно проверять, если вам нужна скорость.

Входные цепи

Опять-же, из-за того, что ОУ рассчитывают для работы с маленькой разницей входных напряжений, входные цепи могут повести себя совсем не так как вы думаете. К примеру, там могут стоять защитные диоды, которые просто замкнут входы друг на друга.
На такую проблему я нарвался, когда пытался использовать LVDS-приемники spartan3 в качестве компараторов.

Кроме того, у ОУ есть такое явление, как инверсия фазы. Когда внутренние цепи входят в насыщение, выходной сигнал внезапно меняет фазу и получается вот такая картина:

Практически все современные ОУ не страдают такой болезнью, но лучше проверить это на макетке, если вы, все-таки, собираетесь использовать ОУ в качестве компаратора. Производители обычно не пишут о том, что ОУ страдает инверсией фазы, зато, с радостью, сообщают если инверсии фазы нет.

Выходное напряжение

Компараторы часто рассчитываются для работы с определенным логическим стандартом, а вот ОУ — нет. И есть шанс не попасть в логические уровни. Не забывайте, что размах напряжений на выходе ОУ ограничен и неплохо бы проверить — совместим ли он с вашей логикой. Конечно, это не касается rail-to-rail ОУ.
Если напряжение питания ОУ больше чем логические напряжения, придется строить согласователь уровней и вот тут вся экономия на покупке отдельного компаратора, скорее-всего, пропадет.

Вывод

А вывод очень прост — постарайтесь не использовать ОУ в качестве компараторов если это возможно. В большинстве случаев, это принесет больше проблем, чем выгоды. Но, если вы все-таки решились, тщательно изучите даташит на ваш ОУ и протестируйте его на макете перед тем, как делать окончательное решение.

Компаратор напряжения — выход с открытым коллектором

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

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

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

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

Ниже представлена логика работы компаратора имеющий выход с открытым коллектором:

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

Что такое компаратор

Прежде чем мы узнаем, как сделать компаратор в «Майнкрафте», разберемся, что это такое. Компаратор представляет собой специальную схему, состоящую из камня, редстоуна и кварца, который можно добыть в аду. Этот механизм нужен для того, чтобы распределять сигналы редстоуна, поступающие на его входящие порты.

С его помощью можно создавать ловушки, тайные проходы и хранилища, а также много других интересных схем с использованием редстоуна.

У него есть два входа. Условно нужно обозначить их А и Б. А – тот, что находится сзади, а Б – тот, что находится сбоку. Если к обоим входам одновременно провести редстоун-сигнал, то именно Б будет считаться самым сильным и нивелировать сигнал А.

У компаратора есть два режима: в режиме «по умолчанию» сравниваются оба сигнала. Сигнал А будет пропущен через компаратор дальше по редстоун-цепи только в том случае, если А больше или равен Б. Если ситуация обратная, то из компаратора сигнал выходить не будет.

В активированном режиме – когда факел компаратора зажжён – сигналы сравниваются между собой, а на выходе в цепь поступает их разница. Например, если сигнал А равен 14, а сигнал Б – 7, то на выходе получится сигнал, соответствующий 7 блокам.

Схема эквивалента компаратора напряжения с однополярным источником питания

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

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

Схема эквивалента компаратора напряжения с двухполярным источником питания

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

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

Читать также: Как называется отвертка звездочка

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

Описание работы компаратора

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

Сигнал на выходе:

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

История

  • 24 ноября 2012 года Йенс Бергенстен анонсировал новый блок — конденсатор
    .
  • 27 декабря 2012 года Натан Адамс выложил картинки[1] компаратора, заявив, что он является заменой конденсатору.[2]
  • Был добавлен в предварительной сборке 13w01a.
  • Вместе с выходом предварительной сборки 13w01a, был изменен второй режим Компаратора. Вместо «Out = 15», стало «Out = Input-Side» (Вход А — Вход В).[3]
  • С предварительной сборки 13w19a рамка портала в Край с вставленным оком Края подает сигнал силы 15 через компаратор.

Входное напряжение смещения компаратора

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

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

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

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

Входное напряжение смещения и гистерезис

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

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

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

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

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

Цель работы

– изучить принцип работы, схемотехнику и основные характеристики аналоговых компараторов на операционных усилителях.

Как сделать компаратор?

Узнать, как сделать компаратор в «Майнкрафте», достаточно просто. Нужно обратиться к такой схеме:

Нижнюю часть поля для работы 3 на 3 блока нужно заполнить обожжённым камнем, в центре разместить частичку кварца, а в блоках два,четыре и шесть (нужно представить раскладку старых телефонов) необходимо разместить факелы из редстоуна.

Как видно, крафтинг компаратора – не самое расточительное занятие, а запомнить его схему, чтобы потом не вспоминать, как скрафтить компаратор в «Майнкрафте», очень просто.

Кстати говоря, ответ на вопрос «как сделать компаратор в «Майнкрафте» 1.8?» никак не отличается от того, что будет задан для версии 1.5, например. Разработчики пока не собираются менять рецепт крафтинга и он остаётся стабильным.

1.1. Краткие теоретические сведения

Аналоговый компаратор

(компаратор) – это устройство осуществляющее сравнение измеряемого входного напряжения (uвх) с опорным напряжением (UОП), подаваемых одновременно на его входы. Опорное напряжение представляет собой неизменное по величине напряжение положительной или отрицательной полярности, входное напряжение изменяется во времени. При достижении входным напряжением уровня опорного напряжения происходит переключение выходного напряжения компаратора с одного уровня на другой. Компаратор часто называют
нуль – органом,
поскольку его переключение происходит при

Компараторы нашли применение в системах автоматического управления, в измерительной технике, а также для построения различных устройств импульсного и цифрового действия (в частности, аналогово-цифровых (АЦП) и цифро-аналоговых (ЦАП) преобразователей)

Простейшая схема компаратора может быть построена на ОУ (рис. 1.1а).

Импульсный режим работы операционного усилителя.

Интегральные операционные усилители (ОУ) находят широкое применение в импульсной технике. Уровни входного сигнала ОУ в импульсном режиме работы превышают значения, соответствующие линейной области А0В амплитудной характеристики (см. рис. 1.1б). В связи с этим выходное напряжение ОУ в процессе работы определяется либо напряжением U + выхmax, либо U – выхmax.

Рис. 1.1. Схематическое изображение операционного усилителя (а) и его передаточная характеристика (б).

При рассмотрении линейных устройств на ОУ мы ранее ограничивались рассмотрением линейного участка передаточной характеристики при (


– входное напряжение, при которомUВЫХ достигает максимального значения). При


выходное напряжение ОУ ограничено значениямиU + выхmax, либо U – выхmax так как транзисторы выходных каскадов при больших сигналах работают в ключевом режиме (Uвыхmax несколько меньше UП).

Таким образом, получаем, что при UВХ2 – UВХ1 > 0 (т. е. UВХ2 > UВХ1) Uвых = U + выхmax, а при UВХ2 – UВХ1 – выхmax. Полярность выходного напряжения ОУ при


зависит от того какое из двух входных напряжений больше. Или, иными словами, ОУ является в этом случае схемой сравнения (компаратором). Если положить, чтоUВХ2 = const, то при достижении напряжением UВХ1 уровня напряжения UВХ2 происходит изменение полярности напряжения на выходе ОУ, например с U + выхmax на

Читать также: Кромкооблицовочный станок инструкция по эксплуатации

U – выхmax. При UВХ2 = 0 схема осуществляет фиксацию момента перехода напряжения UВХ1 через ноль.

Так как коэффициент усиления по напряжению ОУ КU весьма велик, то

весьма мало. Реально у операционных усилителей UВХН не превышает нескольких милливольт, поэтому ОУ можно применять для сравнения двух напряжений с высокой точностью.

Простейшая схема компаратора на ОУ приведена на рис. 1.2 а. Её характеризует симметричное подключение измеряемого и опорного напряжений ко входам ОУ. Разность напряжений uВХ – UОП является входным напряжением u ОУ, что и определяет передаточную характеристику компаратора (рис. 1.2 б). При uВХ + выхmax. При uВХ > UОП напряжение u > 0 и uвых = Uвых max.

Изменение полярности выходного напряжения происходит при переходе входного измеряемого напряжения через значение UОП. Ввиду большого значения коэффициента усиления ОУ это изменение носит ступенчатый характер при u = uВХ – UОП0. Если источники входного и опорного напряжений в схеме рис. 1.2 а поменять местами или изменить полярность их подключения, то произойдёт инверсия передаточной характеристики компаратора. УсловиюuВХ – выхmax, а условию uВХ > UОП – uвых = U + выхmax.

Схема рис. 1.2 а применима тогда, когда измеряемое и опорное напряжения не превышают допустимых паспортных значений входных напряжений ОУ. В противном случае они подключаются к ОУ с помощью делителей напряжения (рис.1.2 в).

Операционный усилитель не может мгновенно перейти от одного уровня насыщения выходного каскада к другому, поэтому переключение с уровня напряжения U + выхmax на уровень U – выхmax происходит с некоторой задержкой


зад (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Схема компаратора на операционном усилителе (а), его передаточная характеристика (б), схема компаратора с входными делителями напряжения (в).

Важнейшим показателем ОУ, работающих в импульсном режиме, является их быстродействие , которое оценивается задержкой срабатывания

и
временем
нарастания выходного напряжения. Задержка срабатывания (время задержки выходного импульса) ОУ общего применения составляет единицы микросекунд, а время нарастания выходного напряжения – доли микросекунды.

Лучшим быстродействием обладают специализированные ОУ, предназначенные для импульсного режима работы и получившие общее название «компараторы».

Рис. 1.3. Временная зависимость напряжения на выходе компаратора при линейно нарастающем входном сигнале.

Регенеративный компаратор (триггер
Шмитта).
Ввиду большого значения коэффициента усиления ОУ и, как следствие, малой величины


, при наличии зашумленности (флюктуации уровня сигнала) сигналов, подаваемых на входы компаратора, в момент равенства входного и опорного сигналов компаратор может многократно изменять своё состояние (переключаться). Это явление называют «дребезгом» компаратора. Для исключения этого явления ОУ компаратора охватывают положительной обратной связью, осуществляемой по неинвертирующему входу с помощью резисторовR1 и R2 (рис. 1.4 а).

Рис. 1.4. Схема компаратора с положительной обратной связью (а) и его идеализированная передаточная характеристика. (б).

Такой компаратор обладает передаточной характеристикой с гистерезисом (рис. 1.4 б). Переключение схемы в состояние U – выхmax происходит при достижении uвх напряжения (порога

)
срабатывания
UСР, а возвращение в исходное состояние uвых = U + выхmax – при снижении uвх до напряжения (
порога
)
отпускания
UОТП. Значения пороговых напряжений находят положив u = 0; схема, очевидно, обладает передаточной характеристикой с гистерезисом. Переход из одного состояния в другое происходит скачкообразно под действием положительной обратной связи (ПОС). Действительно при превышении напряжением uвх напряжения срабатывания Uср выходное напряжение начнёт уменьшаться, так как uвх подается по инверсному входу ОУ. Отрицательное приращение uвых по цепи ПОС R2, R1 поступит на неинвертирующий вход ОУ, который его усилит, что приведёт к дополнительному уменьшению uвых, т. е. появиться дополнительное отрицательное приращение uвых, которое вновь уменьшит напряжение на неинвертирующем входе ОУ. Процесс идёт лавинообразно. Значения пороговых напряжений Uср и Uотп находят по схеме, положив u = 0:


(1.1)


, (1.2)

Откуда ширина зоны гистерезиса


. (1.3)

Таким образом, Uср и Uотп различны. Ширина гистерезиса UГ растет с ростом отношения R1/R2. ПОС, как было показано, приводит к регенеративным процессам, тем самым ускоряет процессы переключения.

Возможна работа компаратора с ПОС при UОП = 0 (рис. 1.5 а). Данная схема является частным случаем предыдущей схемы (рис. 1.4 а). Передаточная характеристика такого компаратора становиться симметричной относительно оси ординат, т. е. смещается влево так, что

Рис. 1.5. Схема компаратора с положительной обратной связью и нулевым опорным напряжением (а), его передаточная характеристика (б).

Её пороговые напряжения и зона гистерезиса (рис. 1.5 б) составляют:

UСР =


,


и, где


.

Схема рис. 1.5 а служит основой при построении генератора импульсов на ОУ.

Использование

Сравнение сигналов

Компаратор имеет два входа: один сзади (сигнал А) и один сбоку (сигнал Б). Если к обеим боковым сторонам подведен сигнал, сигналом Б считается более сильный из них. Существует два режима вывода, переключаемые щелчком правой кнопки мыши на компараторе.

  • В первом режиме (факел спереди не горит, режим по умолчанию) компаратор сравнивает сигнал А с сигналом Б и пропускает сигнал А только если А ≥ Б. Если Б сильнее А, на выходе будет ноль.
  • Во втором режиме (факел спереди горит) компаратор «вычитает» сигнал Б из сигнала А, выдавая на выход сигнал с силой, равной разности входов (А−Б).

Определение заполненности контейнеров

Компаратор, у задней стороны которого находится контейнер, позволяет снимать с него сигнал, зависящий от заполненности хранилища. Доступные контейнеры включают в себя: обычные и двойные сундуки и сундуки-ловушки, печки, варочные стойки, раздатчики, выбрасыватели, загрузочные воронки и нажимные рельсы с вагонеткой с сундуком или воронкой на них. При этом можно размещать компаратор через 1 полный блок, но только если компаратор находится на одной линии с контейнером. Если контейнер пуст, на выходе будет ноль. Если контейнер содержит что-либо, выходной сигнал рассчитывается по следующей формуле:

A=1+( N1

V1

+ N2

V2

++ Nn

Vn

)× 14

n

Где:
Aсила сигнала (С округлением в меньшую сторону)
N1…nколичество предметов в слоте
V1…nразмер полной стопки для данного предмета
nколичество слотов в контейнере

Это означает, что сила сигнала зависит не на прямую от количества предметов в контейнере, а от его заполненности. Так предмет который нельзя сложить в стопку, полная стопка предметов складывающихся по 16 предметов и полная стопка предметов складывающихся по 64 предмета занимают одинаковый объем и на выходе дают одинаковый сигнал (например, раздатчик с 9 вагонетками выдаст максимальный сигнал — 15).

Определение пластинки

Компаратор, подключённый входом к проигрывателю, в котором находится пластинка, дает сигнал с силой, зависящей от порядкового номера используемой пластинки.

СигналПластинка
0нет
113
2cat
3blocks
4chirp
5far
6mall
7mellohi
8stal
9strad
10ward
1111
12wait
13не используется
14не используется
15не используется

Взаимодействие с командным блоком

Если компаратор подключён входом к командному блоку, в котором введена команда /testfor, при обновлении командного блока будет выдаваться сигнал, соответствующий количеству игроков на сервере, соответствующих аргументу команды.

Другое

  • Компаратор пропускает сигнал только в одну сторону, а потому может быть использован как диод. Но в отличие от повторителя, компаратор не усиливает сигнал.
  • Если поставить два компаратора в кольцо, потом подать и снять сигнал с этого кольца, то сигнал будет плавно затухать со скоростью длина провода минус 1 за 0,1 секунды (для каждого участка). Это позволяет сделать более компактную линию поддержки сигнала, чем на повторителях.

Компаратор напряжения: характеристики и разновидности

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).

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

Работа операционного усилителя без обратной связи

Как известно напряжение на выходе ОУ UВЫХ определяется произведением входного дифференциального напряжения UД (разность напряжений между входными выводами) на коэффициент усиления ОУ по напряжению КU

Операционные усилители имеют очень большой коэффициент усиления ОУ по напряжению КU = 105 … 106, 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 UПИТ = 15 В, КU = 105, UД ≈ 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 UBX, а неинвертирующий вход соединён с источником опорного напряжения UОП. Принцип работы компаратора изображённого на рисунке заключается в следующем: когда входное напряжение UBX больше опорного UОП, то выходное напряжение принимает значение отрицательного напряжения насыщения –UНАС и остаётся неизменным пока входное напряжение UBX не уменьшиться ниже опорного напряжения UОП, в этом случае на выходе будет напряжение положительного насыщения +UНАС.

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 UBX и опорного напряжения UОП приведённого к инвертирующему входу UПРИВ, 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 UBX и UПРИВ должны иметь разную полярность.

Приведённое напряжение UПРИВ 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 UBX и UОП 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:

  1. Триггеры Шмитта и в схемах формирования сигнала, преобразующих сигнал произвольной формы в прямоугольный или импульсный сигнал.
  2. Детекторы уровня – схемы, в которых происходит индицирование момента достижения входным сигналом заданного уровня опорного напряжения.
  3. 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.

Разновидности компараторов

Большинство компараторов строится на схемах операционных усилителей, охваченных цепью положительной обратной связи. За счёт большого коэффициента усиления удаётся добиться отвесной передаточной функции каскада.

Характеристика операционного усилителя на неком участке линейна. График симметричен относительно нуля. При некотором значении Uогр происходит насыщение и выходное напряжение дальше не растёт. Это наблюдается в положительной области входных значений и в отрицательной. Описанное свойство используется для построения компараторов.

Операционный усилитель охватывается положительной связью, при коэффициенте её передачи обратно пропорциональном коэффициенту передачи операционного усилителя, формула уходит в область бесконечности. От указанного параметра зависит крутизна графика, он становится вертикальным. Что требуется на практике для сравнения напряжений.

Эталоном допускается любое значение. К примеру, возможна реализация схемы перехода напряжения через нуль. Но в составе аналого-цифрового преобразователя измеряемая величина в рамках интервала считается постоянной, опорное напряжение растёт, пока не сравняется. И в этот момент вырабатывается импульс совпадения.

Пороговый компаратор

Пороговый компаратор напряжения – упоминается в литературе. Передаточная характеристика его однозначна – когда разница на входах операционного усилителя становится равной нулю, возникает отклик на выходе. Обратное движение вдоль передаточной характеристики идёт по прежней траектории.

Он организован, как рассказано выше: операционный усилитель охвачен петлёй обратной связи для получения крутой, отвесной передаточной характеристики. Но остаётся некая малая погрешность. Эталонное напряжение принято подавать на неинвертирующий вход.

Гистерезисный компаратор

Гистерезисный компаратор получил название за то, что коэффициент передачи цепи обратной связи меняется по абсолютному значению и по знаку. В результате получают семейство передаточных характеристик, позволяющее создать компаратор, включающийся по одному значению напряжения, а выключающийся по иному.

Устройство оказывается полезным в случае наличия на линии высокочастотной помехи. И когда на заданном интервале измерения величина многократно изменяется, обычному компаратору напряжения легко промахнуться. Одновременно гистерезисный верно оценит с точностью до помехи и продержит сигнал на выходе, пока исследуемый процесс близок к эталону.

Любой реальный компаратор считается гистерезисным из-за наличия ошибки, отдельные виды специально имеют расширенную петлю в связи с описанными нюансами. Ярко выраженной прямоугольной характеристикой характеризуется триггер Шмитта. Его гистерезисная передаточная функция может служить для построения компаратора. Из-за наличия положительной обратной связи характеристика триггера Шмитта обладает ощутимой крутизной.

Уже для аналоговых схем порог чувствительности достигал 5-10 мВ, чего хватает в большинстве случаев. Поскольку время срабатывания триггера Шмитта уменьшается до 0,1 мкс, становится возможным процесс оценки сигналов частотой в сотни кГц (гораздо выше ультразвука). Представленный на рисунке триггер характеризуется большим температурным дрейфом и малым диапазоном измерения.

Ввиду простоты популярны балансные регенеративные схемы с диодами. Обратная связь здесь выполнена через трансформатор. За счёт использования средней рабочей точки становится возможным одновременно произвести и положительную, и отрицательную обратную связь. Сравниваемые напряжения подаются на катоды диодов (n-область, в районе которой нарисована перпендикулярная черта). Рабочая точка транзистора выбрана в начале вольт-амперной характеристики, ток базы рассчитывается так, чтобы не произошло насыщения.

Конденсатор выполняет гальваническую развязку базы и входной цепи. Если диод Д1 заперт, а Д2 — открыт, работает отрицательная обратная связь. В результате генерации не происходит. В обратном случае блокинг-генератор производит первый импульс. Его положительный фронт свидетельствует, что эталон сравнялся с оцениваемой величиной. Чувствительность балансной регенеративной схемы может достигать 1 мВ.

Компараторы на туннельных диодах хороши малыми габаритами, отличным быстродействием, низким уровнем шумов, низкими переключающими порогами по мощности. Механическая прочность и стойкость полупроводников общеизвестны. Туннельные диоды считаются редкими приборами, не боящимися радиации, что делает их популярными в специальных применениях. Вдобавок сопротивление таких компараторов крайне мало, что снижает чувствительность.

Характеристика туннельного диода содержит участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, что позволяет реализовать нужную передаточную функцию. Очевидным недостатком схемы становится низкая точность. Вольт-амперная характеристика туннельного диода слишком пологая. Зато по простоте этот компаратор нельзя сравнить с любым другим типом устройств. Его пока нельзя назвать гистерезисным, для получения этого типа характеристики требуется, как минимум, два туннельных диода.

Самый простой компаратор

При помощи двух туннельных диодов нетрудно построить простейший компаратор, включая их по схеме твин. Предполагается, что элементы идентичны. Передаточная характеристика системы сильно зависит от напряжения питания схемы. Характеристики легко изменяются, что обусловливает большую гибкость применения. Чувствительность измеряются по току, и экспериментально полученные значения лежат в области 8 мкА при частоте тактирования 200 МГц, 3 мкА – при 50 МГц.

Деление по принципу действия

Помимо чисто функциональных особенностей, рассмотренных выше, компараторы делятся по принципу действия на:

  1. Регенеративные.
  2. Генераторные.
  3. Амплитудно-импульсные.
  4. Модуляторные.

Речь здесь идёт о формируемых устройствами выходных сигналах. В работе компаратора напряжения выделяют два процесса: сравнение величин и формирование выходного сигнала. Статическая ошибка обусловлена лишь двумя причинами:

  1. Шумами.
  2. Температурным дрейфом и старением.

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 UВП и нижним уровнем (порогом) срабатывания триггера UНП.

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 UВП, поэтому на выходе присутствует положительное напряжение насыщения UНАС+ (примерно на 1 – 2 В ниже положительного напряжения питания UПИТ+). Когда входное напряжение достигает верхнего порога переключения UВП выходное напряжение резко упадёт до уровня отрицательного напряжения насыщения UНАС-(примерно на 1 – 2 В выше отрицательного напряжения питания UПИТ-). 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 UНП, а на выходе триггера установится положительное напряжение насыщения UНАС+. Нижний порог срабатывания триггера определяется следующим выражением

Таким образом, петля гистерезиса будет зависеть от соотношения резисторов R2 и R3, а ширина петли гистерезиса UГИС определяется разностью верхнего порога срабатывания UВП и нижнего порога срабатывания UНП

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.

Процессы переключения компараторов.

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

Рисунок 3.

Схема включения в компаратор ПОС (гистерезиса).

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

Хотя гистерезис вносит небольшую задержку в переключении компаратора, но благодаря ему, существенно уменьшается или даже устраняется полностью «дребезг» выходного напряжения. Для того, кто желает более полного и подробного знакомства с компараторами, рекомендую прочитать статью Б. Успенского в ВРЛ № 97 стр.49.

1.4 Схема компаратора на ОУ. Разработка электронного устройства

Похожие главы из других работ:

Перетворювач напруга-тривалість імпульсу

2.5 Попередній розрахунок компаратора

Перетворення напруги Ux, що прямо пропорційна струму Іx, здійснюється за допомогою порівнювального пристрою — компаратора напруги. На один вхід компаратора поступає перетворювана напруга Ux, а на другий — пиловидна напруга…

Перетворювач опір — тривалість імпульсу

2.2 Попередній розрахунок компаратора

Перетворення напруги Ux, що пропорційна опору Rx, здійснється за допомогою порівнювального пристрою — компаратора напруги. На один вхід компаратора поступає перетворювана напруга Ux, а на другий — пиловидна напруга…

Перетворювач опір — тривалість імпульсу

3.3 Розрахунок компаратора

Компаратор напруги забезпечує перетворення напруги Ux, що пропорційна опору, в тривалість імпульсу. Для цього на неінвертуючий вхід компаратора подається напруга Ux, а на інвертуючий вхід — пиловидна напруга…

Перетворювач опір — тривалість імпульсу

4 Моделювання компаратора

Для моделювання вузла вибираємо компаратор. Скористуємося програмою Micro — Cab 7.1.0 Рисунок 4 — Схема компаратора. При подачі на вхід компаратора імпульсу, на виході генеруються пилкоподібні імпульси. При подачі напруги Ux = 0…

Преобразовательная техника

11. Расчет компаратора

Рассчитываем цепь обратной связи Находим оптимальное входное сопротивление Принимаем Принимаем Рассчитываем напряжение срабатывания компаратора Проверка Принимаем R13=2.7Мом, 0,81>0…

Проектирование АЦП с двойным интегрированием

3.7 Расчёт компаратора

Пороговое устройство, изменяющее своё состояние в зависимости от уровней сигналов на его входах называется компаратором. Компаратор осуществляет переключение уровня выходного напряжения…

Проектування і розрахунок керованих випрямлячів електричного струму

1.2.5 Розрахунок компаратора

Для формування імпульсу при порівнянні вхідної напруги від ГЛЗH і вихідної, що задає зсув на кут , використаємо такий же компаратор, як і для нуль-органа з тією лиш відміною, що на нього будемо подавати не нульове опорне значення напруги…

Разработка и исследование в среде Multisim 10 формирователя электрического сигнала трапецеидальной формы

4.7 Разработка и исследование компаратора на основе операционного усилителя

Компаратор является одним из важнейших элементов преобразовательной техники, в частности, аналого-цифровых преобразователей, систем предельного контроля и т.п. Основная функция состоит в сравнении входного сигнала с эталонным (опорным)…

Разработка схемы компаратора с гистерезисной характеристикой для сравнения однополярных сигналов

I. Разработка схемы компаратора с гистерезисной характеристикой для сравнения однополярных сигналов

Расчет буквенно-цифрового дисплея

7 Выбор компаратора

Компараторы кодов служат для сравнения двух многоразрядных двоичных слов. В разрабатываемом устройстве отображения информации компаратор формирует единичный сигнал при равенстве кодов с выхода счетчиков регенерации и счетчиков маркера…

Расчет управляемого выпрямителя

3.2 Расчет элементов компаратора

3.2.1 Выбор транзистора VT2 Выбор транзистора VT2 производится по максимальным напряжению Uкэ и току коллектора Iк , коэффициенту усиления по току в и мощности Рдоп. Учитывая…

Розрахунок силової частини імпульсної системи керування тяговими двигунами вагонів метрополітену

3.3 Розрахунок компаратора

Для розрахунку компаратора (рисунок 3.5) задамося величинами опорів і . Маємо кОм (МЛТ-1,0) Рисунок 3.5 — Схема компаратора Визначимо граничну напругу спрацьовування . (3.6) де =0,6 В. = 2 кОм (МЛТ-0,5) В. Тип діода VD1 прийнятий аналогічно типу VD2…

Система импульсно-фазового управления полупроводниковым преобразователем

6.4 Расчет компаратора

Принимаем произвольное опорное напряжение компаратора из диапазона измерения напряжения управления Uу max, например, Uоп.к=7,3 В (на рисунках 5 и 10 Uоп.к — это Uу…

Цифровые компараторы

1. Общая характеристика компаратора

компаратор аналоговый интегральный Компаратор — это сравнивающее устройство. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения непрерывно изменяющихся сигналов…

Цифровые компараторы

5. Исследование основных схем компаратора

Проведем исследования основных схем компараторов, построенных на базе операционных усилителей. На рис. 9 и 10 приведены схемы и виды характеристик детекторов нулевого уровня, имеющих близкое к нулю пороговое напряжение…

мощность — Помогите со схемой простого компаратора

Олин и Рассел уже объяснили, что значение вашего термистора слишком низкое: он будет рассеивать 820 мВт и сделает невозможным любое измерение температуры. Я нашел хороший термистор 50k\$\Omega\$ NTC, который может подойти лучше; он рассеивает 1,6 мВт при 25°C. Если вам это не нравится, не волнуйтесь, я проведу необходимые расчеты, а вы сможете следовать им со своим собственным NTC.

Я предполагаю, что вы хотите установить термостат между 20°C и 30°C, со значениями термистора 63k\$\Omega\$ и 40k\$\Omega\$ соответственно.(Я нашел их на стр. 12 таблицы данных). Если мы выберем 50k\$\Omega\$ для R8, мы получим входной диапазон для операционного усилителя от 4В при 30°C до 5В при 20°C. Мы находимся примерно в середине диапазона источников питания, и нам не понадобится операционный усилитель Rail-to-Rail.

Давайте последуем за Расселом и выберем LM324 в качестве операционного усилителя. Не только для того, чтобы порадовать Рассела, он еще и один из самых дешевых, и мы будем использовать в нем и остальные три операционных усилителя.
LM324 из общего диапазона входа Fairchild переходит в \$V_{CC} — 1,5 В\$ при напряжении питания 5 В, так что все в порядке.Также нижний предел в порядке; LM324 принимает напряжение до 0 В.

Давайте посмотрим на другой делитель напряжения с потенциометром. Если мы хотим контролировать между 4 В и 5 В, мы можем легко увидеть, что 40k\$\Omega\$ + 10k\$\Omega\$ потенциометр + 40k\$\Omega\$ дает нам правильный диапазон. Возьмем для этого 39k\$\Omega\$.

Затем резистор обратной связи для гистерезиса. У нас есть изменение входного напряжения около 1 В/10°C, поэтому, если мы хотим получить гистерезис 0,5°C, мы должны переместить нашу уставку на 25 мВ вверх или вниз.Я срежу несколько углов и предположу, что \$V_{OUT}\$ операционного усилителя изменяется от 0 В до 9 В. Мы устанавливаем наш потенциометр посередине. Тогда для верхнего порога мы можем использовать KCL:

.

\$ \dfrac{9В — (4,5В + 25мВ)}{44к\Омега} + \dfrac{9В — (4,5В + 25мВ)}{R_{FB}} = \dfrac{4,5В + 25мВ}{44к \Омега} \$

и решить для \$R_{FB}\$ мы находим значение 3,94M\$\Omega\$.
Итак, теперь у нас есть термостат, которым мы можем управлять в диапазоне от 20°C до 30°C с гистерезисом 0,5°C.

Теперь реле. Олин говорит, что операционный усилитель не может управлять этим.Он подходит для большинства реле, но я нашел это, которому требуется только 11 мА в высокочувствительной версии 9 В. В техническом описании LM324 указано, что он может потреблять не менее 10 мА, так что этого все же недостаточно. Но у нас в упаковке 3 неиспользуемых ОУ, будем использовать их параллельно. Резисторы \$4.7\Omega\$ обеспечивают хорошее распределение тока по трем операционным усилителям.

Возможно, это имеет только академическое значение. Мы сэкономили на транзисторе, но нам понадобились два дополнительных резистора (все еще дешевле). Но реле может быть намного дороже реле с более высоким номинальным током, и тогда решение Olin с транзистором будет лучше.

Практическая схема компаратора напряжения

Практическая схема компаратора напряжения:



В этом посте мы увидим, как построить схему компаратора напряжения с использованием LM3302. Другими словами, как проверить работу компаратора напряжения микросхемы компаратора?….
Прежде чем продолжить, быстро вспомните информацию об микросхеме компаратора напряжения LM3302.

Компаратор напряжения IC LM3302 Учебное пособие:

Как видно из названия, это устройство сравнивает напряжения, подаваемые на его входные клеммы, и выдает соответствующие выходные данные.

  • Эта ИС содержит четыре независимых компаратора напряжения.
  • Работают от одного источника питания.
  • Диапазон питания будет составлять от минимум 2 В до максимум 28 В.
  • В четкой форме работу микросхемы LM3302 можно описать следующим образом:
    (1) Когда напряжение на неинвертирующем (+IN) входе больше, чем на инвертирующем (-IN) входе, на выходе ВЫСОКИЙ уровень.
    (2) Когда напряжение на неинвертирующем входе (+IN) меньше, чем на инвертирующем входе (-IN), на выходе НИЗКИЙ уровень.

Мы проверим эту операцию, построив следующую схему.

  • Как показано на схеме, резисторы 2K, 10K образуют цепь делителя напряжения.
  • Применяя правило делителя напряжения, входное напряжение на инвертирующем выводе операционного усилителя будет
    = {15 x [10k/(2k + 10k)]}
    = 12,5 В
  • Точно так же резисторы на 10 кОм и резисторы на 10 кОм образуют еще одну цепь делителя напряжения.
  • Напряжение на 10кОм будет подаваться на неинвертирующий вход ОУ.
  • Как упоминалось в предыдущем абзаце, всякий раз, когда напряжение на неинвертирующей клемме больше, чем на инвертирующей клемме, на выходе высокий уровень.
  • Другими словами, всякий раз, когда напряжение на резисторе 10 кОм (в потенциометре 10 кОм, резисторе 10 кОм) увеличивается более чем на 12,5 В, светодиод загорается.
  • Резистор 1 кОм на выходе операционного усилителя известен как подтягивающий резистор.

Вы можете построить эту схему на самой макетной плате. Вместо того, чтобы просто читать о концепции, будет здорово и понятно, если вы построите эту схему (и устраните неполадки, если вам это нужно).

Как только вы хорошо освоитесь с работой этого компаратора, вы можете построить схему моностабильного вибратора, используя эту ИС. Это будет обсуждаться в другом посте.

Как только вы это сделаете, просто отсоедините светодиод со стороны выхода, резистор 1k и соедините их с землей. (помните, что в этом случае анод светодиода должен быть подключен к выходу компаратора). Теперь снова проверьте операцию….

Требуемые детали:

IC LM3302 —> 1No
10K POT —>1No
Резистор — 10K —> 2No
Резистор — 2K —> 1No
Резистор — 1K —> 1No
Светодиод —> 1No

Вы также можете прочитать:
Моностабильный мультивибратор на микросхеме таймера 555
Идеи простых проектов на основе таймера 555
Простая схема светодиодной мигалки
Пожалуйста, оставьте свои комментарии ниже…

Схемы компаратора напряжения

от Lewis Loflin

На этой странице представлена ​​основная информация о компараторе напряжения интегральных схем и служит справочным материалом для других схем. То Показанные схемы основаны на счетверенном компараторе напряжения LM339 или LM393. Двойной компаратор напряжения. Эти устройства функционально идентичны. То Компаратор напряжения LM311 также может использоваться для этих приложений, а также имеет ряд уникальных особенностей.

Здесь я сосредоточусь на примерах, не представленных в моем учебном пособии по компараторным схемам. Я хотел бы поблагодарить Роба Пейсли за его усердную работу и вдохновение.

Видео на YouTube: Введение в схемы компаратора

См. мою страницу Глядя на схемы оконного компаратора


Рис. 1 Внутренние соединения счетверенного компаратора 1/4
LM339.
Нажмите на картинку для полного размера.

На рис. 1 показана внутренняя эквивалентная схема одиночного компаратора в счетверенном компараторе LM339.(См. внутренние соединения корпуса для LM339.) Он состоит из операционного усилителя с выходным транзистором с открытым коллектором.


Рис. 2. Компаратор
на базе LM741 использует двухполярный источник питания. Щелкните изображение, чтобы увеличить его.

На рис. 2 показано использование схемы компаратора на операционном усилителе LM741. Это требует двухполярного источника питания и создает ряд проблем. Мы можем использовать операционный усилитель LM358 с однополярным питанием. К счастью, LM339, LM393 и LM311 являются компараторами с однополярным питанием и выходами с открытым коллектором.

Все они работают одинаково: когда напряжение на опорном входе больше, чем напряжение на входе, выход включается или выключается.


Рис. 3 Неинвертирующий компаратор.

Рис. 4 Инвертирующий компаратор.

Рис. 5 Функциональный эквивалент LM339.

LM311 отличается от LM339 и LM393 тем, что эмиттер выходного транзистора должен быть заземлен снаружи.

В случае LM358 или LM741 он выдает напряжение, в то время как открытый коллектор включается, создавая путь к земле — электронный переключатель ON-OFF.

Еще раз повторить правило для входов компаратора с выходами с открытым коллектором:

Ток БУДЕТ течь через открытый коллектор, когда напряжение на МИНУС входе выше, чем напряжение на ПЛЮС входе.

Ток НЕ БУДЕТ протекать через открытый коллектор, если напряжение на МИНУС входе ниже, чем напряжение на ПЛЮС входе.


Рис. 6

Гистерезис

Гистерезис определяется как:

При медленном изменении входного сигнала могут появиться колебания на выходе, когда входной сигнал остается близким к опорному напряжению.Также сигнал низкой амплитуды на высоком импедансе может вызывают колебания из-за шумового фона. Такое нежелательное поведение может быть решено путем гистерезис. Принцип гистерезиса состоит из двух разных входных пороговых напряжений. в зависимости от фактического состояния выхода.

Рис. 7 Триггер Шмитта на основе компаратора.

На рис. 7 показан триггер Шмитта на основе компаратора, который используется для обеспечения четкого переключения с зашумленными или неустойчивыми сигналами. Когда входное напряжение на TP2 меньше, чем на TP1, компаратор находится в выключенном состоянии.TP3 подтягивается почти до 12 вольт резистором R4 3K.


Рис. 8

На рис. 8 показано, как, когда компаратор выключен, когда R4 и R1 образуют серию 30K, которая параллельно R2 сдвигает TP1 (Vref) до 6,56 вольт.

Без R1 Vref было бы 6 вольт.


Рис. 9

Когда компаратор включен, TP3 переключается на землю через внутренний транзистор с открытым коллектором, где резистор R1 47 кОм теперь включен параллельно с резистором R3 10 кОм, образуя общее сопротивление 8245 Ом.Это снижает Vref на TP1 до 5,36 вольт.

Для включения компаратора требуется 6,56 В на Vin, но для выключения напряжение должно упасть до 5,36 В. Это обеспечивает коммутационный зазор или значение гистерезиса ~ 1,2 В, что помогает обеспечить стабильную работу.


Рис. 9 Инвертирующий компаратор на операционном усилителе LM358.
Нажмите на картинку для полного размера.


Рис. 10 Схема компаратора фотоэлемента включается в темноте.

Самые популярные видео и веб-страницы

Прочие схемы

 

Перерегулирование компаратора и колебания — как исправить?

Zangetsu57 сказал:

….Я не вижу, как 5-дюймовая перемычка может иметь огромное значение.

Эти могут быть_извините, но жизнь подарит это другим!_Думаю, вы со мной согласитесь?

Zangetsu57 сказал:

… Входной сигнал имеет время нарастания около 10 нс, а время нарастания компараторов составляет около 3 нс. Максимальная частотная составляющая сигнала составляет около 0,35/Tr = 116 МГц (при условии гауссовой характеристики).

Пожалуйста, не смешивайте две вещи!
Ваш источник имеет 10 нс (но я думаю, что не после 12-сантиметрового провода..) & Время нарастания выходов = 3 нс не зависит, & не означает, что ваш внутренний комп работает только с этой полосой пропускания…
Это причина необходимости очень хорошего и широкого обхода полосы пропускания!

В ПРОТИВНОМ СЛУЧАЕ: 0,35/3 нс = НЕ 116 МГц с максимальной пропускной способностью — это АБСОЛЮТНАЯ ОШИБКА!!

Эти 116МГц = 3дБ полоса пропускания_вы это угрюмо выучили, значит для более-менее прямоугольной формы импульса ВАМ НУЖНЫ 5-10 гармоники(минимум)? Также у вас есть система для использования/построения с полосой пропускания ПРАКТИЧЕСКИ 1 ГГц!

Возможно; ничего сверх того (так написано) в школьных учебниках вы не найдете, но КВ-электроника работает именно так….

Я задал вам несколько ответов, прежде чем, если «вы знаете, как долго медная линия имеет задержку 12-15 пс?» Я ничего не отвечаю в качестве ответа, но у него есть число см в качестве значения!

Zangetsu57 сказал:

..В FR4 это означает, что 5-дюймовый кабель (предположим, что диэлектрическая проницаемость такая же, как у FR4, для безопасности, хотя она, вероятно, меньше), имеет длину волны 0,1 * лямбда. Это не так уж плохо, верно? вспомните, как я читал, что десятая часть длины волны — это когда вы начинаете заботиться об эффектах линии передачи, так что это прямо на грани.Но эй, у меня нет такого опыта, как у вас.
Нет, нет материалов с одинаковой диэлектрической проницаемостью, потому что это разные материалы… Они только похожи, тогда минимальная частота по отношению к другим характеристикам!
Вы также можете узнать по FR4 Epsilon-r: он имеет значения от 4 до ок. 4.8, в зависимости от конкретного поставщика и типа/версии, это не «Материал», а только категория!!
Вы должны так подумать над этим:
5 дюймов = около 25 см в качестве расстояния отражения; это ок.1,0-1,5 нс, в это время есть звон/глюки на вашем сигнале! Иначе; если вы скажете: у него есть 1/10 времени нарастания для прекращения =>>> у вас есть только задержка около 300 пс — (1) способ, насколько это возможно в соответствии с этой теорией!
Это причина, по которой вас просят пораньше; сколько см на меди ca.15psec?!
Кроме того, 300 пс = ок. Расстояние 7 см на FR4.
Если вы думаете об использовании 8-гигабитных компонентов, у них есть система времени нарастания 100 пс = у вас есть только сигнальные пути менее 1 см в качестве ненагруженных, вы должны знать, чтобы обращаться с ними очень точно!
В это время у вас много проблем с системой примерно в 40 раз медленнее! Это не проблема, если вы научитесь этому!

Zangetsu57 сказал:

…. на какой частоте я должен начать заботиться о разработке линий передачи с определенным волновым сопротивлением для таких деталей? И тогда какое должно быть сопротивление?

У тебя практически есть ответ на этот вопрос.
Это НЕ явная ТОЧНАЯ ЧАСТОТА в качестве предела для установки! Но ЭТО ВРЕМЯ ПОДЪЕМА КАК МЕРА ДЛЯ ЭТОГО! Полоса пропускания системы должна рассчитываться из необходимого времени нарастания, как вы это тоже сказали … После того, как это известно, у вас есть 1/8 … 1/10 как возможная неопределенная длина сигнальных путей, выше этого значения в см все медные (сигнальные) линии как импеданс, определенный для реализации_минимума последовательного резистора, необходимого в вашем источнике).
Значение импеданса = зависит от вашего предмета (и от возможностей вождения)!
Это может быть от ок. 20 Ом до 1…200 Ом, но практичны 50 и 100 Ом.
Если у вас есть заглубленные линии импеданса и вы хотите 100/200 Ом: возможно (в зависимости от конструкции вашей печатной платы) ширина ваших дорожек должна быть всего 30 мкм! , или так, или другая система печатных плат!

Думаю, LT1720 не лучший компонент для этой работы!!
Я могу поверить за вас, что в некоторых продуктах это встроено, но есть лучшие компоненты/способ продолжения (может быть, все же данум 10 лет спустя): почему нельзя выбрать/продолжить?

В противном случае TAC не лучше для вашей измерительной системы?
А начал загружаться и перестал заряжаться на мой взгляд лучше реализовать…
К.

%PDF-1.5 % 12 0 объект >>> эндообъект 42 0 объект >поток конечный поток эндообъект 9 0 объект > эндообъект 13 0 объект >/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]/XObject>>>/Rotate 0/TrimBox[0.0 0,0 612,0 792,0]/Тип/Страница>> эндообъект 1 0 объект >/Шрифт>/ProcSet[/PDF/Text]>>/Поворот 0/TrimBox[0.0 0.0 612.0 792.0]/Тип/Страница>> эндообъект 2 0 объект >поток HW]sWfg6(%@

Как превратить операционный усилитель в компаратор

Читатель блога попросил меня написать статью об аналоговых компараторах. Компаратор — это специальное приложение электроники и операционных усилителей, используемое для сравнения двух электронных сигналов и обеспечения фиксированного выходного сигнала на основе сравнения.

Есть много онлайн-ресурсов о том, как делать и использовать компараторы, это моя версия.При написании этого урока я прочитал несколько книг, порылся в Интернете и попросил помощи у коллег! Вот книги, которые я просматриваю:

«Высшая электроника» Майка Джеймса — купить на Amazon

«Практическая электроника для изобретателей» — купить на Amazon

«Искусство электроники» — Horrowitz and Hill — купить на Amazon

Эти книги превосходны, если немного дорого. Я купил свои копии давным-давно, когда учился, но до сих пор использую их все время. Я предлагаю людям поискать их в библиотеке, если они не могут позволить себе купить их.Скоро должно выйти новое издание Art of Electronics, так что я воздержусь от его покупки до тех пор.

Вот некоторые из веб-сайтов, на которые я смотрю:

Статья в Википедии о компараторах

Все о схемах, статья о компараторах

Статья Бакнеллского университета о компараторах простые в изготовлении и изготовлении полные компараторы можно купить у продавцов электроники.Я обычно при проектировании схем использую конкретную интегральную схему компаратора. Вот условное обозначение компаратора. Он немного похож на операционный усилитель:

.
Обычно я выбираю LM311 или LM339. В наши дни это почти стандартные интегральные схемы goto для инженеров-конструкторов электроники. Вот таблицы данных для этих устройств, если люди заинтересованы:

LM311 Таблица данных

LM339 Таблица данных

Компаратор — это устройство, используемое для сравнения аналоговых сигналов и обеспечения цифрового выхода.Допустим, у нас есть синусоидальный сигнал 500 мВ, и мы хотим включить светодиод, когда напряжение находится в диапазоне от 300 мВ до 500 мВ. Что нам нужно сделать, так это сравнить напряжение с эталонным сигналом при нижнем пороге (300 мВ), а затем включить светодиод. Давайте сделаем компаратор, используя операционный усилитель 741 и несколько резисторов. Мы можем смоделировать работу схемы и доказать, что она работает! В этом уроке я сосредоточусь на неинвертирующих компараторах.

Давайте выберем почтенный операционный усилитель LM741, так как это устройство легко достать и с ним знакомо большинство инженеров-электронщиков.Это не обязательно лучший выбор операционного усилителя, но он популярен. Нам также понадобятся резисторы для установки опорного напряжения, потенциометр или переменный резистор.

Компоненты:

ЛМ741
Резистор 1к
820R Резистор
Резистор 100 Ом — светодиод Ограничение тока
5 мм Красный светодиод — только для индикации


Операционный усилитель 741 сравнивает два сигнала, подаваемых на его инвертирующий и неинвертирующий входы. В этом случае я установил ссылку на инвертирующий вход на 2.25В с делителем напряжения между R2 и R1. Входной сигнал поступает от генератора сигналов, настроенного на получение синусоидального сигнала 2,5 В с частотой 10 Гц. Поскольку синусоида колеблется в пределах +/- 2,5 В, выход включается и выключается. Пока входное напряжение больше 2,25 В, выход становится высоким, и светодиод горит, но как только напряжение падает ниже 2,25 В, светодиод гаснет.

Вот симуляция, показывающая схему в действии:


Вот скриншот экрана осциллографа:
Красная кривая показывает синусоиду от генератора сигналов на неинвертирующем входе, а синяя кривая показывает выходной сигнал компаратора.

Эта схема работает достаточно хорошо для медленного постоянно меняющегося сигнала, но как насчет быстро меняющегося и меняющегося сигнала? Если бы у нас был входной сигнал, который постоянно колебался бы между 1,75 В и 2,5 В, выход постоянно менял бы состояние и не давал приемлемого результата. В этот момент нам нужно ввести нечто, известное как гистерезис.

Гистерезис может быть сложной концепцией для понимания, он может быть связан с несколькими вещами в науке и технике. Вот его определение:

Статья в Википедии для гистерезиса

Итак, что же на самом деле означает гистерезис — обратная связь с выходом системы на один из входов, чтобы позволить системе функционировать между значениями с верхним и нижним диапазоном.Таким образом, в случае приведенной выше схемы обратная связь с выхода на инвертирующий вход приводит к изменению состояния схемы, когда входное напряжение находится между двумя фиксированными диапазонами, которые может рассчитать разработчик. Круто, да!

Зачем нужен гистерезис? Что ж, для входного сигнала с переменной амплитудой … не повторяющейся синусоидальной волны без гистерезиса выход будет постоянно менять состояние. Проще говоря, вывод будет изменять состояние беспорядочно:

.
Если мы расширим разделы, где мы можем увидеть, что вывод изменился по отношению к вводу, мы увидим следующее:
Это показывает, что выходные данные изо всех сил стараются не отставать от входных данных.Несмотря на то, что напряжение на входе выше порогового напряжения 2,25 В, выход не всегда меняет состояние, а когда это происходит, время, в течение которого он находится во включенном состоянии, значительно различается. Мы можем предотвратить это, добавив положительную обратную связь и введя гистерезис.

Мы добавляем положительную обратную связь, добавляя несколько резисторов с выхода обратно на инвертирующий вход. Вот обновленная принципиальная схема:

Выберем некоторые параметры. Допустим, мы хотим, чтобы выходной сигнал был высоким (светодиод горит), когда входной сигнал находится между 2 В и 2.25В. Они известны как Верхнее пороговое напряжение Vin1 и Нижнее пороговое напряжение Vin2.

Затем мы можем применить некоторый закон Ома и рассчитать некоторые номиналы резисторов, необходимые для введения этих пороговых напряжений.

В этот момент нам может понадобиться диаграмма для объяснения вещей — вот классическая диаграмма гистерезиса, которая должна помочь объяснить, чего нам нужно достичь.

Мне это никогда особо не помогало, хотя должен признать! Я считаю, что это должно было показать график ожидаемых напряжений.Vout будет 5 В, так как это максимально возможное напряжение, которое мы можем получить от источника питания операционного усилителя. Vin различается, но находится между Vin1 и Vin2

Мы уже говорили, что Vin1 и Vin2 имеют напряжение 2,5 В и 2,0 В

Обозначим схему, чтобы ее было легче понять:

Теперь давайте воспользуемся законом Ома в различных формах для генерации этих напряжений и введем гистерезис. Я должен признать, что это сложно… Я постараюсь сделать все проще…

Мы хотим, чтобы выходное напряжение (5 В) изменялось, когда входное напряжение находится между 2 В и 2.5В.
Теперь нам нужно рассчитать сопротивление резистора R3, чтобы получить нужные нам напряжения. Если мы применим закон Ома к каждой части схемы с известной нам информацией, мы можем перестроить вещи, чтобы найти значения резисторов.

Есть несколько способов решить эту проблему. Давайте выберем значение для R3, а затем вставим числа и решим для R5. Давайте установим R3 = 10k. Есть много формул для работы (я ненавижу математику)

Vin1 = VREF * (R5 + R3) / R3

Vin1 = 2,5 В

ВРЕФ = 2.25 В

R5 = ?

R3 = 10 кОм или 10000 Ом

Теперь нам нужно изменить формулу, чтобы найти R5 (Vin1 * R3) / VREF ) — R3  =  R5

Давайте перепишем формулу с R5 слева для полноты картины:

 R5 = ((Vin1 * R3) / VREF ) — R3

Теперь вставим значения и вычислить R5:

R5 = ((2,5 * 10000) / 2,25) — 10000

R5 = (25000 / 2.25) — 10000

R5 = 1111. 11111111 Ом. Давайте использовать резистор 1k, так как это ближайший номинал резистора серии E24.

Это изменит значение Vin2, поэтому для полноты рассчитаем, каким будет это значение:

Vin2 = (VREF * (R5 + R3) — VCC * R5) / R3

Давайте вставим значения и выполним расчет:

Vin2 = (2,25 * (1000 + 10000) — 5 * 1000) / 10000

Vin2 = (24750 — 5000) / 10000

Vin2 = 1,975 В достаточно близко для наших целей.Если вам нужно значение ближе к 2 Вольтам для Vin2, измените R5 на немного большее значение.

Теперь мы можем обновить диаграмму гистерезиса только для полноты картины:

Принципиальная схема может быть обновлена ​​номиналами резисторов для R3 и R5:
Если мы повторно запустим симуляцию, мы увидим результаты на экране осциллографа:
При отображении результатов гистерезиса большинство учебников отдают предпочтение треугольной волне на входе, поэтому просто для удовольствия вот как выглядит результат с треугольной волной на входе:

Это ясно показывает значения Vin1 и Vin2, которые, согласно моделированию, равны 2.294 В и 1,991 мВ. Это достаточно близко к расчетным значениям, чтобы быть приемлемым.

Обычно я не использую операционный усилитель 741 для компаратора. Я бы использовал специальный компаратор, такой как LM311. Он специально разработан для этой цели и прост в использовании. Вот принципиальная схема для достижения тех же результатов:


Он работает точно так же, как схема 741, но с меньшим количеством компонентов и уже имеет гистерезис — Win! Есть также множество онлайн-калькуляторов, которые облегчат задачу начинающему дизайнеру.

Калькулятор гистерезиса

Ну… пока это все. Я мог бы обновить страницы с реальными схемами и видео.

Береги себя — Лангстер

Используйте микросхемы компараторов новыми и полезными способами



Вы можете использовать уникальные характеристики дифференциального входа/цифрового выхода компараторы для реализации широкого спектра схемных функций.

Пожалуй, самые недооцененные и малоиспользуемые монолитные ИС, компараторы являются одними из самых гибких и универсально применимых компонентов в вашем дизайне арсенал.С их дифференциальными линейными входами и очень быстродействующими цифровыми входами. выходы, эти устройства могут помочь вам реализовать необычные схемные функции в благоприятная стоимость и небольшое количество компонентов по сравнению с другими подходами. Примеры начиная от энкодера угла поворота вала и заканчивая преобразователем V/F, покажите, как вы можете использовать уникальные способности компараторов.


Рис. 1. Использование переменного конденсатора и компаратора, схема с однополярным питанием дает пакет импульсов, запускаемый переходом линии Convert HIGH-to-LOW, чей продолжительность составляет ±0.1% линейная функция угла вала конденсатора.


Рис. 2. Когда линейная рампа заряда (кривая B) переменного конденсатора на Рис. 1 достигает 10 В, он сигнализирует компаратору о прекращении последовательности выходных импульсов трассы D.

Переменный конденсатор делает датчик угла поворота вала

Если, например, вам нужно преобразовать угол наклона вала в цифровой битовый поток, вы можете использовать схему на основе компаратора, показанную на рис. 1. Он использует стандартное AM-радио двойной переменный воздушный конденсатор емкостью 365 пФ для генерации управляющего импульса, запускаемого процессором пачка импульсов постоянной частоты.

Получение показаний угла вала с помощью схемы на основе компаратора

Продолжительность пакета или количество содержащихся в нем импульсов указывает на вал позиционирование с точностью ±0,1% тип. Кроме того, конденсатор по существу бесконечный срок службы в отличие от потенциометров, которые могут быстро изнашиваться и требуют частого замена в часто используемых приложениях, таких как аркадные видеоигры.

Во время работы транзистор Q1 и связанные с ним компоненты образуют цепь заземления. источник тока, линейно заряжающий переменный конденсатор.Когда контроль процессору требуется преобразование угла вала, он переводит линию преобразования в ВЫСОКИЙ уровень (рис. 2, кривая А), включение транзистора Q2 и разрядка конденсатора. При этом Qs включается, обнуляя выход схемы.


Рис. 3. Счетчик выходных импульсов пропорционален температуре. Схема на основе датчика LM135 не требует внешних часов. Разрыв на выходе битовый поток указывает на окончание преобразования.


Рис. 4. Число импульсов между промежутками между битовыми потоками в схеме, показанной на рис. 3. выход (кривая D) является линейной функцией температуры.

Чтобы продолжить преобразование, процессор устанавливает НИЗКИЙ уровень на линии преобразования и напряжение на конденсаторе, управляемом источником постоянного тока, начинает линейно возрастать к источнику питания 15 В (рис. 2, кривая B). Этот переход строки преобразования ВЫСОКИЙ в НИЗКИЙ одновременно размыкает выходной сигнал LF31l, тем самым вызывая всплеск импульсов заставляя часы процессора (рис. 2, кривая C) отображаться как последовательный битовый поток на выходе (рис. 2, кривая D). Схема продолжает передавать этот бит поток до тех пор, пока напряжение конденсатора не превысит уровень, установленный 5-k0/10-kfl резисторный делитель; при этом наведите выходные зажимы компаратора, запрещающие импульсы.Обратите внимание, что каждый переход Convert-line из HIGH в LOW инициирует обновленный битовый поток. выход.

Схема нечувствительна к сдвигам питания, т.к. резистор-делитель 5В точка срабатывания и задание источника тока логометрически связаны. То Компаратор с входом на полевых транзисторах не нагружает заметно другие компоненты схемы, поэтому линейность отличная. Со стандартным переменным воздушным конденсатором (General Radio Тип 722) заменяет двойной блок на 365 пФ, линейность находится в пределах ±0.1%. Используйте потенциометр 1 МОм, чтобы установить желаемый масштабный коэффициент.


Рис. 5. Использование коррекции точки останова при четырех температурах без необходимости Подстройка, эта схема компенсирует нелинейность платинового термометра сопротивления.

Преобразование температур в битовые потоки

На рис. 3 показан еще один преобразователь с последовательным выходом, для которого требуется только питание 5 В. Генерация выходного сигнала этой схемы, который указывает температуру на LM135. датчик, не требует внешней команды — вместо этого схема синхронизируется сама непрерывно и вставляет пробелы в выходной поток, чтобы указать конец одного преобразование и начало нового.

Q1 и ‘h образуют источник тока с температурной компенсацией, выход которого указан на LM385. Ток коллектора Q2 линейно заряжает конденсатор емкостью 0,47 мкФ. (Рис. 4, кривая A) до тех пор, пока линейное напряжение не превысит напряжение LM135. Потом, Выход LM339A становится ВЫСОКИМ, сбрасывая заряд в конденсатор емкостью 1000 пФ и заставляя Положительный вход LM339B (рис. 4, кривая B) и выход (рис. 4, кривая C) ВЫСОКИЙ. Это действие включает Q3, сбрасывая конденсатор рампы.

Конденсатор емкостью 1000 пФ может разряжаться только через параллельный резистор 3-МО диод на выводе 2 LM339A.Следовательно, форма сигнала на положительном входе LM339B медленно затухает, а конденсатор рампы остается выключенным в течение длительного периода времени. Когда отрицательный вход Qa конденсатора LM339B емкостью 1000 пФ выключается, начинается, и цикл повторяется.

В схеме измерения температуры используется ИС с 4 компараторами

Частота колебаний обратно пропорциональна выходному напряжению LM135. Однако время разгона прямо и линейно пропорционально времени LM135. выход.Пока рампа работает, выход LM339B НИЗКИЙ, а LM339c, который работает как тактовый генератор с частотой 10 кГц, смещает LM3390, обеспечивая выход схемы. Когда выход LM339A становится ВЫСОКИМ, путь резистора 100 кОм от LM339A к LM3390 положительный вход, в свою очередь, переводит выход LM3390 в ВЫСОКИЙ уровень (рис. 4, кривая D). Армирование обратная связь возникает, когда на выходе LM339B становится ВЫСОКИЙ уровень и применяется смещение через диодный путь к положительному входу LM3390. Это состояние сохраняется до 1000 пФ. — напряжение на конденсаторе падает до значения, достаточно низкого для повторения цикла.Цепочка резисторов/диодов на 22 кОм от выхода LM339B до отрицательного входа LM339c синхронизирует тактовую частоту 10 кГц с последовательностью сброса рампы схемы, тем самым предотвращение погрешности ±1 отсчета в выходных данных.


Рис. 6. Быстродействующая схема отключения питания может защитить чувствительные компоненты. Показанный здесь использует компаратор и резистор на 100 Ом для установления точка срабатывания 100 мА.


Рис. 7. Быстрое отключение схемы на Рис. 6 приводит к отключению питания. (кривая D) в течение 30 нс после возникновения перегрузки.Обратите внимание на начало перегрузка (кривая B) примерно в четырех делениях по горизонтали слева от экран.

Процессор мониторинга может использовать пробел в выходном битовом потоке схемы. для синхронизации с данными о температуре. Для калибровки цепи измерьте напряжение на LM135 и отрегулируйте потенциометр на 50 кОм так, чтобы количество битов в каждом пакете численно относится к этому напряжению (например, 2,98 В = 298 биты). Линеаризуйте платиновый RTD с помощью компараторов. Если вместо датчика LM135 вы используете платину из-за их чрезвычайно широкого диапазона рабочих температур диапазоны и их долговременная стабильность в неблагоприятных условиях окружающей среды, рассмотрим схему линеаризации на рис. 5.Он преодолевает присущую RTD нелинейность (погрешность >6° от 0 до 400°C) с помощью счетверенного компаратора LM339 для применения 4-секционная коррекция точки останова.

В отличие от других схем линеаризации RTD, схема на рис. 5 не требует калибровки.

Из-за положительного температурного коэффициента датчика RTD операционный усилитель LF353A мощность увеличивается с повышением температуры. Суммирование вывода с константой ток на отрицательном входе LF353s приводит к 0 В на выходе LF353B при 0 град.С; этот выход увеличивается как прямая, но нелинейная функция температуры RTD.

Температурно-зависимый выход

LF353B управляет положительными входами LM339. компараторов и обеспечивает вход для выходного каскада усиления, LF351c. Порог напряжения на отрицательных входах LM339 вызывают переключение соответствующих компараторов на LM353s напряжения, соответствующие 100, 200, 300 и 350°C. Когда компаратор выход переключается на ВЫСОКИЙ уровень, он переключает резисторы, изменяющие усиление и смещение, через переключатели LF13331 JFET.Четыре небольшие регулировки усиления компенсируют нелинейность РДТ, а введенные смещения обеспечивают монотонный рост на выходе при повышении температуры. Конденсаторы 0,05 мкФ на выходах LM339 предотвратить дребезжание в точках срабатывания; конденсатор 1 мкФ в обратной связи LF351 петля устраняет переходные сигналы переключения с выхода.

Если вы используете значения схемы на рис. 5 и датчик RTD, вы можете получить ±0,15 град. Точность C от 0 до 400°C без какой-либо подстройки.


Рис. 8. Схема, основанная на двух компараторах и вентиле И, может генерировать импульс длительностью 6 нс. импульсы с временем нарастания и спада 2 нс. Уровень V_IN определяет ширину импульса.



Рис. 9. Действие И логического элемента 74808 Рис. B дает узкий импульс ((a), кривая C) из-за смещения во времени между выходами компаратора (кривые A и Б). Кривые в (b) показывают сигналы в тех же узлах схемы для 100-мВ В_В. ·

Вам необходимо защитить дорогостоящие компоненты в системе, возможно, для например, на заключительных этапах настройки и калибровки? Если да, то подумайте схема на рис. 6 — отключает питание в течение 30 нс после возникновения перегрузки (в данном случае для токов нагрузки более 100 мА).

Когда ток меньше или равен 100 мА, выход LM361 НИЗКИЙ, Q1 выключен, и эмиттерный повторитель Q2 подает питание на нагрузку и датчик 100. резистор.

При возникновении перегрузки (в данном случае через тестовую схему, на выходе которой появляется на рис. 7, кривая A), ток через 10-омный измерительный резистор начинает увеличивать. (Обратите внимание на небольшой рост тока нагрузки на рис. 7, кривая B.)

Высокоскоростное переключение компаратора упрощает задачи генерации импульсов

Это увеличение тока приводит к соответствующему увеличению напряжения на LM361. положительный ввод.Затем выходной сигнал компаратора возрастает (рис. 7, кривая C) и приводит к Q1 через тяжелую сеть прямой связи. Хотя эта сеть «деградирует Время нарастания выходного сигнала LM361 несколько, Q1 реагирует очень быстро и зажимает Q2. база к земле, что приводит к немедленному спаду напряжения нагрузки (рис. 7, кривая D). до нуля.

Как уже отмечалось, общее время, прошедшее с момента возникновения перегрузки до отключения цепи, равно 30 нс. Как только произошло отключение, резисторно-диодная сеть от Контакты LM361 с 11 по 3 обеспечивают обратную связь с фиксацией для отключения питания. нагрузка.Кнопка сброса вызывает появление отрицательного пика на LM361. положительный вход, разрывая фиксирующую обратную связь и позволяя петле функционировать нормально снова. Используйте потенциометр 5000, чтобы установить точку срабатывания на желаемом уровне. значение (для схемы на рис. 6 1В=100 мА).


Рис. 10—А Коммутирующий усилитель на частоте 400 Гц на основе компаратора недорог, требует мало компонентов и может обеспечить выход 6A

Компараторы для генератора импульсов длительностью 2 нс

Точно так же, благодаря высокоскоростным характеристикам LM361, сверхвысокоскоростные процессоры Fig 8 Генератор импульсов обеспечивает регулируемую по напряжению ширину импульса.Его 18 дифференциаторов сети генерируют пару импульсов немного разной длительности; компараторы и ворота Шоттки TTL извлекают разницу между двумя ширинами и представляют это как одиночный быстро нарастающий импульс на выходе схемы.

При подаче положительного входного импульса два дифференциатора 100 пФ/2 кОм сети дают положительные результаты. Когда положительные шаги превышают 2V порог, установленный LM103, оба LM361 переключают состояния выхода. Для управляющий вход 0 В, сети дифференциатора и LM361 реагируют одновременно, и оба выходных перехода совпадают.

Однако при увеличении управляющего напряжения всплеск, создаваемый микросхемами IC2, дифференциатор достигает порога 2 В раньше, чем IC1. IC2 также обычно требуется больше времени для затухания через порог 2 В, что кажется привести к ситуации, в которой выход IC2 будет оставаться ВЫСОКИМ дольше и переключаться раньше, чем IC1.

Однако схема

IC2 30 пФ/1 кОм обеспечивает задержку, которая сдвигает выход IC2. так что передний и задний фронты IC1 появляются первыми (рис. 9а, дорожки A и Б).Продолжительность времени между фронтами выходов компаратора зависит от входное управляющее напряжение.


Рис. 11. Огибающая мощности выходного импульсного усилителя (рис. 10) (трассировка D) является синусоидальным, когда цепь управляется синусоидальным входом (кривая A). Обратите внимание на высокочастотную зарядку и разрядку конденсатора 0,01 мкФ. (след С).

Для схемы, показанной на рис. 8, диапазон регулирования от 0 до 1 В создает синхронизацию по заднему фронту. разница от 0 до 100 нс. DM74S08 объединяет выходные сигналы двух компараторов. для получения выходного сигнала одноимпульсной схемы (рис. 9а, кривая С).


Рис. 12. Разделяйте и властвуйте над своими проблемами снижения частоты с помощью этого синхронного схема. Вы можете изменять коэффициент деления в диапазоне 1:1 000 000.

Схема компаратора выполняет рутинную работу по частотному делению

Скорости переключения затвора и компаратора ограничивают минимальную ширину импульса до 6 нс; времена нарастания и спада составляют примерно 2 нс. На рис. 9b показан пример высокоскоростной работы, которую может обеспечить схема на рис. 8 (управляющий вход = 100 м В).Кривые A и B представляют выходы IC1 и IC2 соответственно; след C — выходной импульс схемы.

Если вам нужен простой недорогой усилитель на 400 Гц, рассмотрите схему на рис. 10. Он использует питание ± 15 В, обеспечивает полное биполярное колебание и имеет полную мощность 1,5 кГц. полоса пропускания с выходной мощностью 6A пик.

Если входное напряжение отрицательное, на выходе IC2 низкий уровень. Обратите внимание, что IC2 работает. в режиме эмиттерного повторителя, поэтому его выход находится в фазе с его отрицательным входом), отключение Q2.Одновременно выход IC1 становится НИЗКИМ, включая Q1 и тем самым управляющий нагрузкой и резисторами 100 кОм, подключенными к положительному выводу компараторов. входы.

Эта обратная связь создает небольшое напряжение на отрицательном входе IC1.

Когда конденсатор емкостью 0,01 мкФ заряжается до уровня 19, достаточного для компенсации отрицательный вход, выход IC1 меняет состояние, отключая Q1. В этот момент, вход потребляет ток от конденсатора, заставляя положительный вход IC1 более низкое состояние и, следовательно, снова переводит выход IC1 в НИЗКИЙ уровень, поворачивая Q1 на.

Действие переключения происходит постоянно; частота повторения зависит от ввода Напряжение. Для положительных входов IC2 и Q2 выполняют аналогичные действия. Чтобы избежать пересечения проводимость тока в выходных транзисторах, связать компараторы смещения-подстроить клеммы к источнику питания 15В.

На рис. 11 трасса B показывает выходной сигнал схемы, являющийся результатом ввода трассы A; кривая C представляет ток, втекающий и вытекающий из конденсатора.

(Думайте о выводе 3 IC2 как о суммирующем соединении с цифровым управлением.) След D — слегка отфильтрованная версия трассы B; ясно видно, что схема выход имеет синусоидальную огибающую мощности. Вы можете изменять усиление усилителя с помощью входной потенциометр на 10 кОм.


Рис. 13. Использование метода ступенчатой ​​зарядки, в результате которого конденсатор дорожки B напряжение, схема на рис. 12 дает выходную частоту, пропорциональную и синхронизированную с частотой входного сигнала (кривая A). В показанном здесь примере выход (кривая C) содержит импульс после 32 входных импульсов.

Разделение частот в диапазоне 1:1 000 000

Используя схему, показанную на рис. 12, вы можете разделить частоту в диапазоне 1:106, регулируемом с помощью одного потенциометра. Кроме того, выходная частота, которую вы получаете, синхронно относится к входной частоте. Вы можете использовать эту схему для получения одновременного осциллографические наблюдения низкочастотных сигналов и быстрые часы от которого они получены, или для синхронного запуска преобразователя AID в переменной показатель.

Управление импульсами с помощью схем на основе компаратора

Схема работает путем ступенчатой ​​зарядки конденсатора переключаемым током. источник и с помощью компаратора определить, когда следует сбрасывать конденсатор. Рисунок 13, кривая B, показывает форму волны ступенчатой ​​зарядки; каждый раз, когда импульсный вход (рис. 13, кривая A) становится НИЗКОЙ, импульс источника тока вызывает положительное напряжение на конденсаторе. шаг.

Вы можете управлять высотой ступени и, следовательно, коэффициентом деления с помощью Потенциометр 50 кОм.

Когда сигнал лестницы достигает напряжения на положительном входе LF311, выход компаратора становится НИЗКИМ (рис. 13, кривая C) и остается НИЗКИМ, пока не появится положительный обратная связь через конденсатор емкостью 680 пФ прекращается. Задержка, вызванная этой обратной связью обеспечивает полный сброс конденсатора 0,01 мкФ, который разряжается через управляющий диод к выходу компаратора.

Диод, подключенный от контакта 3 LF311 к -15В, обеспечивает компенсацию первого порядка для эффектов утечки рулевого диода во время цикла заряда.Рис. 13, трассировка D. показывает форму сигнала на положительном входе LF311. Следы E и F показаны в расширенная шкала времени взаимосвязь между входными сигналами и ступенчатая рампа.

При использовании этой схемы помните, что хотя выходная частота всегда синхронно связана с входной частотой, ее абсолютное значение может меняться в зависимости от время и температура. Как правило, точка срабатывания, следовательно, выходная частота вперед и назад по горизонтальной части ступени при низких коэффициентах деления и изменяется от шага к шагу при высоких коэффициентах.

Устранение недостатков мультивибраторов TTL

Если вы использовали моностабильные TTL, вы, несомненно, заметили их плохой ввод характеристики запуска и ограниченный динамический диапазон с заданным времязадающим конденсатором.

Схема, показанная на рис. 14, преодолевает эти ограничения и обеспечивает истинную синхронизацию по уровню. вход и один программируемый резистором диапазон выходных импульсов 10000:1. Он доставляет предварительно запрограммированная ширина выходного импульса независимо от длительности входного импульса.(Однако минимальная ширина входного триггерного импульса составляет 3 мкс.) Когда вы применяете входной импульс (рис. 15, кривая А) в схему, выход LM393A становится НИЗКИМ (рис. 15, кривая B), создавая усиливающую обратную связь для своего положительного входа (рис. 15, трасса С). Это приводит к тому, что на выходе LM3938 становится ВЫСОКИЙ уровень, обеспечивая дополнительные обратная связь к положительному входу LM393A через резистор 1-MO.


Рис. 15. Ширина выходного импульса (кривая D) моностабильной схемы на рис. 14 равна нечувствителен к ширине ввода (трасса A).


Рис. 14. Эта моностабильная схема лучше мультивибратора. вход, управляемый уровнем, и диапазон выходных импульсов 10 000:1.

Вы программируете ширину выходного импульса с помощью одного резистора.

Когда конденсатор емкостью 50 пФ перестает обеспечивать обратную связь с положительным входом LM393A, выход этого компаратора становится ВЫСОКИМ, позволяя времязадающему конденсатору емкостью 0,01 мкФ заряд (рис. 15, кривая B). Когда напряжение конденсатора превышает положительное напряжение LM393B. входное напряжение, выход LM393B (рис. 15, кривая D) становится НИЗКИМ, заканчивая выходной импульс.

Улучшение моностабильности с помощью ИС с двумя компараторами

С времязадающим конденсатором 0,01 мкФ вы можете получить ширину выходного импульса 10 от мксек до 100 мсек, с масштабным коэффициентом (настраиваемый с помощью потенциометра 10 кОм) 1000/усек.

Получите переменную ширину и задержку с помощью одной микросхемы

Если вам нужен импульс известной длительности, задержанный по отношению к другому импульсу, рассмотрим схему на рис. 16. Он работает от одного источника питания 5 В и требует только один двойной компаратор IC.

Когда вы подаете вход TTL (рис. 17, кривая A), выход LM319A остается НИЗКИМ до тех пор, пока конденсатор емкостью 1500 пФ на своем положительном входе заряжается больше, чем на отрицательном входе. Уровень 1,2В. Зажим резистор-диод от входа схемы до вывода LM319A 5 обеспечивает устойчивость к изменениям входной амплитуды.


Рис. 16. Сформируйте импульс с нужными вам параметрами из этой простой 1-ИС схема. Сеть 1500 пФ/200 кОм определяет задержку относительно запуска пульс; дифференциатор 1000 пФ/22 кОм задает ширину.

Когда на выходе LM319 становится ВЫСОКИЙ уровень (рис. 17, кривая B), переход связан через дифференциатор 1000 пФ/22 кОм на положительный вход LM319B (рис. 17, кривая C), заставляя выходной сигнал LM319B повышаться и оставаться ВЫСОКИМ (рис. 17, кривая D) до тех пор, пока выходной сигнал дифференциатора падает ниже уровня 1,2 В на отрицательном входе LM319B.

Вы можете настроить как время задержки, так и ширину выходного импульса в соответствии с вашими требованиями. путем изменения значений RC сетей. Кроме того, вы можете контролировать эти параметров извне путем подачи переменного напряжения на отрицательный вывод компараторов. входы.

Изготовление сверхбыстрого преобразователя V/F

Используя две ИС компаратора, вы можете построить преобразователь V/F, который дает 5-кГц до 10 МГц с линейностью лучше ±1% при входном напряжении от 0 до 5 В. То Задержка распространения LM160 в 20 нс позволяет схеме на рис. 18 работать намного быстрее. чем монолитные VFC.

Выход LM160 переключает конденсатор емкостью 50 пФ между опорным напряжением (имеется в LM385) и отрицательный вход компаратора. компаратора ширина выходного импульса не имеет значения, если она позволяет полностью заряжать и разрядка конденсатора.

LM160 также управляет сетью 5 пФ/510 Ом, обеспечивая рекуперативную обратную связь. для усиления его выходных переходов.

Когда эта положительная обратная связь затухает, следует любой отрицательный выходной сигнал LM160. по положительному фронту после интервала, определяемого временем 5 пФ/510 Ом постоянная (рис. 19, кривые A и B).


Рис. 17. Задержанный узкий импульс (кривая D) из спецификаций схемы 1-IC на рис. 16. задержка и длительность 340 и 30 мкс соответственно.

Фактический интегрирующий конденсатор — 0.Блок 01-мкФ никогда не заряжается выше 100 мВ, потому что он постоянно сбрасывается за счет заряда, сбрасываемого с коммутируемого 50-пФ конденсатор (рис. 19, кривая C). Когда выход LM160 становится отрицательным, 50-пФ конденсатор берет заряд от конденсатора 0,01 мкФ, что приводит к более низкому напряжению.

Отрицательный выход LM160 также производит короткий отрицательный импульс — через обратная связь 5 пФ/510 Ом — на его положительном входе. Когда этот отрицательный импульс затухает до точки, где положительный вход чуть выше отрицательного входе конденсатор емкостью 50 пФ снова получает заряд, и весь цикл повторяется.Диоды D1 и Dz компенсируют диоды D3 и D4, сводя к минимуму температуру дрейф.

Две ИС компаратора обеспечивают быстрый линейный VFC


Рис. 18. Эта схема V/F-преобразователя, обеспечивающая выходную частоту от 5 кГц до 10 МГц, использует два компаратора /ICs и имеют линейность +/- 1%. LM160 — сердце преобразователь; LM311 предотвращает блокировку.


Рис. 19. Чистый выходной сигнал 1D-МГц (кривая D) является результатом действия LM160 в Преобразователь V/F на рис. 18. Кривая C показывает ток разрядки заряда с рис. Конденсатор 18 50 пФ.

Инвертированный выход LM160 (рис. 19, кривая D) служит выходом схемы и также управляет схемой компаратора LM311 для предотвращения блокировки LM160. Без этого, любые условия (такие как запуск и входной перегруз), которые позволяют 0,01 мкФ заряд конденсатора выше его нормальной рабочей точки может привести к выходу LM160 из строя. выход, чтобы перейти на шину -5В и остаться там.

LM311 предотвращает блокировку, подтягивая отрицательный вход LM160 к -5В. Сеть 10 мкФ/10 кОм определяет, когда включается LM311.Когда VFC работает нормально, конденсатор 10 мкФ заряжается до пренебрежимо малого напряжения, удерживая LM311 в выключенном состоянии. Инвертированный выход LM160 остается ВЫСОКИМ, если VFC останавливается. работает (если происходит блокировка), заставляя LM311 включаться и перезапуская схема.

Для калибровки схемы подайте входное напряжение 5 В и отрегулируйте потенциометр 20 кОм. для выхода 10 МГц. Затем подайте 2,5 мВ и отрегулируйте потенциометр 50 кОм. для выхода 5 кГц. При построении этой схемы используйте заземляющий слой и хороший методы заземления и найти компоненты, связанные с входами LM160 как можно ближе к входам.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.