Схема включения компаратора. Компаратор напряжения на операционном усилителе: принцип работы, схемы, применение

Как работает компаратор на ОУ. Схемы включения инвертирующего и неинвертирующего компаратора. Характеристики и применение компараторов напряжения. Преимущества и недостатки использования ОУ в качестве компаратора.

Содержание

Что такое компаратор напряжения и как он работает

Компаратор напряжения — это устройство, которое сравнивает два входных напряжения и выдает на выходе высокий или низкий уровень в зависимости от того, какое из входных напряжений больше. Основные особенности компаратора:

  • Имеет два аналоговых входа и один цифровой выход
  • Выполняет функцию простейшего аналого-цифрового преобразователя
  • Может использоваться как элемент принятия решений в электронных схемах
  • Не требует программирования для работы

Принцип работы компаратора основан на сравнении напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входах. Если напряжение на неинвертирующем входе выше — на выходе формируется высокий уровень, и наоборот.

Схемы включения компаратора на операционном усилителе

Операционный усилитель может быть использован в качестве компаратора напряжения. Рассмотрим две основные схемы включения:


Неинвертирующий компаратор на ОУ

В этой схеме:

  • Входной сигнал Vin подается на неинвертирующий вход ОУ
  • Опорное напряжение Vref подается на инвертирующий вход
  • При Vin > Vref на выходе формируется положительное насыщение
  • При Vin < Vref на выходе формируется отрицательное насыщение

Инвертирующий компаратор на ОУ

Особенности данной схемы:

  • Входной сигнал Vin подается на инвертирующий вход ОУ
  • Опорное напряжение Vref подается на неинвертирующий вход
  • Работает противоположно неинвертирующему компаратору
  • Vref часто задается с помощью потенциометра

Характеристики компаратора напряжения

Основные параметры компаратора напряжения:

  • Скорость переключения — определяет, как быстро компаратор реагирует на изменение входных сигналов
  • Чувствительность — минимальная разница входных напряжений, на которую реагирует компаратор
  • Время задержки — интервал между изменением входных сигналов и реакцией выхода
  • Гистерезис — разница между порогами переключения при нарастании и спаде входного сигнала

Применение компараторов напряжения

Компараторы находят широкое применение в электронике:


  • Формирование прямоугольных импульсов из синусоидального сигнала
  • Детектирование пересечения нуля в источниках питания
  • Преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму
  • Системы защиты от перенапряжения
  • Пороговые устройства в измерительной технике
  • Генераторы импульсов специальной формы

Преимущества и недостатки использования ОУ в качестве компаратора

Преимущества:

  • Простота реализации схемы
  • Доступность и низкая стоимость ОУ
  • Высокое входное сопротивление
  • Возможность работы с однополярным питанием

Недостатки:

  • Меньшее быстродействие по сравнению со специализированными компараторами
  • Большее энергопотребление в режиме насыщения
  • Возможны ложные срабатывания из-за шумов
  • Ограниченный диапазон входных напряжений

Как выбрать ОУ для работы в качестве компаратора

При выборе операционного усилителя для использования в качестве компаратора следует обратить внимание на следующие параметры:

  • Напряжение питания — должно соответствовать требуемому диапазону входных сигналов
  • Скорость нарастания выходного сигнала — определяет быстродействие компаратора
  • Напряжение смещения — влияет на точность сравнения малых сигналов
  • Входной ток — должен быть минимальным для высокоимпедансных источников сигнала
  • Возможность работы с однополярным питанием, если это требуется

Практические рекомендации по применению компараторов на ОУ

Для улучшения работы компаратора на базе ОУ рекомендуется:


  • Использовать гистерезис для борьбы с шумами и дребезгом контактов
  • Применять фильтрацию входных сигналов
  • Обеспечить качественное питание и заземление
  • Использовать быстродействующие ОУ для высокочастотных сигналов
  • Ограничивать входные токи при больших разностях входных напряжений

При правильном применении компараторы на базе операционных усилителей могут успешно решать широкий спектр задач в электронных устройствах.


Компаратор напряжения на ОУ: принцип работы, схемы

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

Обозначение и технические характеристики

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

УГО отображение компаратора выглядите следующим образом:

Фото — УГО компаратора

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

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

Фото — Компаратор

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

Фото — схема компаратора

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

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

Фото — простой компаратор

Но у компараторного усилителя существует несколько существенных недостатков:

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

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

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

Фото — аналоговый компаратор

Видео: компараторы

Принцип работы

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

Фото — схема работы компаратора

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

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

Назначение

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

Фото — компараторы для компьютера

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

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

Фото — ОУ компаратор

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

Программирование и компаратор

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

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

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

Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители 25

21 августа 2019

автоматизацияTexas Instrumentsстатьяинтегральные микросхемы

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

Перед вами – глава из «Поваренной книги разработчика аналоговой электроники», созданной инженерами компании

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

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

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых глав

Компаратор с гистерезисом и без гистерезиса

Исходные данные для расчета представлены в таблицах 74 и 75.

Таблица 74. Исходные данные для расчета компаратора

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:

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

  • Рассчитаем R3 по формуле 2:

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

  • Проверяем полученное значение гистерезиса, согласно формуле 3:

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

Порядок расчета компаратора без гистерезиса

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

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

Моделирование схемы

Временные диаграммы работы схемы представлены на рисунках 85 и 86.

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

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

Рекомендации

Дополнительную информацию вы найдете в к документе TIPD144.

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

Таблица 76. Параметры компаратора, используемого в расчете

TLV3201
Vсс2,7…5,5 В
VinCM Vee – 200 мВ…Vсс + 200 мВ
Vout Vee + 230 мВ…Vcc – 210 мВ (при 4 мА)
Vos 1 мВ
Iq 40 мкА
Ib 1 пА
UGBW
SR
Число каналов1, 2

Список ранее опубликованных глав

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

Перевел Вячеслав Гавриков по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Товары
org/Product» data-pid=»TdQD»> org/Product» data-pid=»Qmxb»>
Наименование
TLV3201AIDBVR (TI)

 

TLV3201AIDCKT (TI)

 

TLV32012KIDBTRG4 (TI)

 

TLV3201AIDBVT (TI)

 

TLV3201AQDCKRQ1 (TI)

 

TLV32014KIDBTRG4 (TI)

 

TLV3201AIDCK (TI)

 

TLV3201AIDBV (TI)

 

TLV3201AIDCKR (TI)

 

Как работает компаратор операционных усилителей — Учебные пособия по электронике

Опубликовано

Вы когда-нибудь задумывались, как работает схема компаратора операционных усилителей? Или как настроить схему компаратора ОУ? Операционные усилители можно использовать в качестве компараторов, если это необходимо, и их настройка проста, производительность не велика, но обычно приемлема, и обычно у людей есть операционные усилители, но не компараторы.

Что такое компаратор и как его использовать?

Итак, что такое компаратор? Как следует из названия, это устройство или схема, которая сравнивает уровень напряжения двух входов, а затем, в зависимости от того, какой из них выше, выдает либо высокое, либо низкое напряжение. Несмотря на то, что он грубый, его можно считать очень простым аналого-цифровым преобразователем, который берет аналоговый вход и превращает его в цифровой выход. Его также можно считать очень простым средством принятия решений, не требующим абсолютно никакого кодирования. Например, если у вас есть датчик температуры с аналоговым выходом напряжения. При этом вы можете решить, что вы хотите, чтобы нагреватель включался ниже определенной температуры, и установить опорное напряжение компаратора в той точке, в которой вы хотите, чтобы он включался. В идеале вам нужен какой-то гистерезис в этой цепи, чтобы вы не включали и не выключали нагреватель быстро, но грубая концепция верна.

Без лишних слов давайте представим схему и базовую чувствительность схемы компаратора.

Концептуальный обзор работы компаратора операционных усилителей

Это все, что вам нужно, чтобы собрать схему и заставить ее работать так, как вы хотите. Однако, чтобы концептуально понять, что происходит, необходим краткий обзор базовой работы операционного усилителя.

В случае операционного усилителя выход усиливает разницу между двумя входами. Если напряжение на неинвертирующем входе выше, чем напряжение на инвертирующем входе, на выходе будет создаваться положительное напряжение, которое усиливает разницу входных напряжений. В идеале этот коэффициент усиления бесконечен, хотя реальные операционные усилители, очевидно, не бесконечны, коэффициент усиления все еще очень велик. Обычно этот выход подключается к одному из входов и уравновешивает два входных напряжения. Однако, поскольку выход не подключен к входу в качестве обратной связи, выход насыщается до такого высокого напряжения, какое способен генерировать операционный усилитель. И, конечно же, верно обратное. Если инвертирующий вход является более высоким входом, чем неинвертирующий вход, выход будет насыщаться до такого низкого напряжения, которое может генерировать операционный усилитель.

В этот момент может быть полезно заметить, что вам может не понадобиться отрицательное напряжение для питания рабочего операционного усилителя, что обычно упрощает требования к питанию. Однако ваша ситуация может отличаться как от вашей схемы, так и от того, работает ли ваш операционный усилитель от шины к шине. Как всегда, продумывайте свои собственные проекты и требования!

Практические рекомендации по использованию операционного усилителя в качестве компаратора:

Когда мы познакомились с компаратором операционного усилителя, я упомянул, что его характеристики обычно приемлемы, но не очень хороши. В основном это связано с тем, что операционные усилители не были предназначены в первую очередь для использования в качестве компараторов, работающих в области насыщения. Они предназначены для получения чистого линейного выходного сигнала, в отличие от специальных компараторов, которые предназначены для максимально быстрого переключения с одной направляющей на другую. Это изменение фокуса дизайна приводит к следующим проблемам с производительностью:

  • Компараторы на операционных усилителях не так чувствительны, как специализированные компараторы.
  • Компараторы на операционных усилителях, как правило, имеют более узкую полосу пропускания, чем компараторы.
  • Компараторы операционных усилителей рассеивают большую мощность в своей рабочей области насыщения.
  • Операционные усилители обычно дороже компараторов.
  • Операционные усилители могут быть не в состоянии справиться с большой разницей напряжений между входами, обычно они имеют очень небольшую разницу между входными напряжениями.

Но это еще не все плохие новости для операционных усилителей — компараторы обычно имеют более высокое напряжение смещения и вход смещения, чем операционные усилители. Если вы подумаете об этом, вы, вероятно, сможете самостоятельно придумать несколько веских причин, почему разработчик компаратора не уделяет особого внимания этим параметрам, как это сделал бы разработчик операционного усилителя. И если вход компаратора имеет слишком низкий импеданс, вы всегда можете использовать повторитель напряжения на операционном усилителе, чтобы устранить эту проблему.

Резюме

Использование операционного усилителя в качестве компаратора является простой и общепринятой практикой. Хотя их производительность, как правило, не так хороша, как у специализированного компаратора, для большинства приложений, которые не требуют экстремального времени отклика или ограничены в своих требованиях к питанию, они работают достаточно хорошо. Если вам нужно улучшение в этих областях, вам подойдет специальный компаратор, который, с точки зрения конфигурации, достаточно похож, чтобы эти концепции все еще применялись.

  • Операционный усилитель (11)
  • Компаратор (6)
Автор:
Джош Бишоп

Интересуясь встраиваемыми системами, туризмом, кулинарией и чтением, Джош получил степень бакалавра электротехники в Университете штата Бойсе. Проработав несколько лет офицером CEC (Seabee) в ВМС США, Джош уволился и в конце концов начал работать над CircuitBread с кучей замечательных людей. В настоящее время Джош живет на юге Айдахо с женой и четырьмя детьми.

Часто задаваемые вопросы по EE

Получите новейшие инструменты и учебные пособия, только что из тостера.

741 Принципиальная схема компаратора операционного усилителя IC, схема, конструкция, работа

В этом посте мы будем обсуждать операционный усилитель в качестве компаратора. Мы уже обсуждали другие применения операционного усилителя в генераторе прямоугольной формы волны. схемы, такие как нестабильные (или автономные) мультивибраторы , моностабильные мультивибраторы (или одновибраторы) и бистабильные мультивибраторы (или триггеры).

Чтобы получить более полное представление об операционных усилителях, нажмите здесь:- Операционные усилители (ОУ) 

Компаратор операционных усилителей

Компаратор играет важную роль в цепях, где необходимо сравнивать и различать два сигнала напряжения. на чем сильнее. Компаратор также является важной схемой при разработке генераторов несинусоидальных сигналов в качестве генераторов релаксации.

В операционном усилителе с разомкнутой конфигурацией с дифференциальным или одиночным входным сигналом значение больше 0, высокий коэффициент усиления, стремящийся к бесконечности, приводит к насыщению выходного сигнала операционного усилителя. Таким образом, операционный усилитель, работающий в конфигурации с разомкнутым контуром, будет иметь выходной сигнал, который переходит в положительный или отрицательный уровень насыщения или переключается между положительным и отрицательным уровнями насыщения и, таким образом, ограничивает выходной сигнал выше этих уровней. Этот принцип используется в схеме компаратора с двумя входами и выходом. Два входа, один из которых представляет собой опорное напряжение (Vref), сравниваются друг с другом.

Работа схемы компаратора 741 IC на операционных усилителях

Неинвертирующая схема компаратора 741 IC на операционных усилителях

Неинвертирующая схема компаратора 741 IC на операционных усилителях показана на рисунке ниже. Она называется неинвертирующей схемой компаратора, поскольку синусоидальный входной сигнал Vin подается на неинвертирующую клемму. Фиксированное опорное напряжение Vref подается на инвертирующий вывод (-) операционного усилителя.

Когда значение входного напряжения Vin превышает опорное напряжение Vref, выходное напряжение Vo достигает положительного насыщения. Это связано с тем, что напряжение на неинвертирующем входе больше, чем напряжение на инвертирующем входе.

741 Схема неинвертирующего компаратора IC

Когда значение входного напряжения Vin меньше опорного напряжения Vref, выходное напряжение Vo достигает отрицательного насыщения. Это связано с тем, что напряжение на неинвертирующем входе меньше напряжения на инвертирующем входе. Таким образом, выходное напряжение Vo изменяется от положительной точки насыщения до отрицательной точки насыщения всякий раз, когда изменяется разница между Vin и Vref. Это показано на осциллограмме ниже. Компаратор можно назвать детектором уровня напряжения, так как при фиксированном значении Vref можно определить уровень напряжения Vin.

На схеме показаны диоды D1 и D2. Эти два диода используются для защиты операционного усилителя от повреждений из-за увеличения входного напряжения. Эти диоды называются фиксирующими диодами, поскольку они ограничивают дифференциальное входное напряжение до 0,7 В или -0,7 В. Большинству операционных усилителей не нужны фиксирующие диоды, так как большинство из них уже имеют встроенную защиту. Сопротивление R1 включено последовательно с входным напряжением Vin, а сопротивление R включено между инвертирующим входом и опорным напряжением Vref. R1 ограничивает ток через фиксирующие диоды, а R уменьшает проблему смещения.

741 Неинвертирующий компаратор на ИС ОУ

 Схема компаратора инвертирующего операционного усилителя 741 IC

Схема компаратора инвертирующего операционного усилителя 741 IC показана на рисунке ниже. Это называется схемой инвертирующего компаратора, поскольку синусоидальный входной сигнал Vin подается на инвертирующий вывод. Фиксированное опорное напряжение Vref подается на неинвертирующую клемму (+) операционного усилителя. Потенциометр используется в качестве схемы делителя напряжения для получения опорного напряжения на неинвертирующем входе. Оба конца POT подключены к напряжению питания постоянного тока +VCC и -VEE. Стеклоочиститель подключен к неинвертирующему входному разъему. Когда движок поворачивается до значения, близкого к +VCC, Vref становится более положительным, а когда движок поворачивается в сторону -VEE, значение Vref становится более отрицательным. Осциллограммы показаны ниже.

Операционный усилитель 741 IC Схема инвертирующего компаратора
741 Форма сигнала инвертирующего компаратора операционного усилителя на ИС

 Характеристики компаратора

1. Рабочая скорость — В соответствии с изменением условий на входе схема компаратора переключается с хорошей скоростью между уровнями насыщения, а отклик мгновенный.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *