Jak používat operační zesilovač jako komparátorový obvod

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





V tomto příspěvku se komplexně naučíme, jak použít jakýkoli operační zesilovač jako komparátor v obvodu pro porovnání vstupních diferenciálů a produkci odpovídajících výstupů.

Co je to komparátor operačních zesilovačů

Byli jsme pomocí operačního zesilovače IC pravděpodobně od té doby, co jsme se začali učit elektroniku, mám na mysli tento nádherný malý IC 741, díky kterému se stane prakticky jakýkoli návrh obvodu založený na komparátoru proveditelný.



Zde diskutujeme o jednom z jednoduchých aplikačních obvodů tohoto IC, kde je nakonfigurován jako komparátor , není žádným překvapením, že následující aplikace lze upravit mnoha různými způsoby podle preferencí uživatele.

Jak název napovídá, komparátor operačních zesilovačů odkazuje na funkci komparace mezi konkrétní sadou parametrů nebo může být jen o několik veličin jako v případě.



Vzhledem k tomu, že v elektronice se primárně zabýváme napětím a proudy, stávají se tyto faktory jediným činitelem a používají se k ovládání nebo regulaci nebo ovládání různých zúčastněných komponent.

V navrhovaném provedení komparátoru op amp se v zásadě používají dvě různé úrovně napětí na vstupních pinech pro jejich porovnání, jak je znázorněno na následujícím diagramu.

jak konfigurovat vstupní piny op amp pro srovnání napětí

PAMATUJTE, NAPĚTÍ NA VSTUPNÍCH PINECH NESMÍ PŘEKROČIT ÚROVEŇ DC DODÁVKY OP AMP, NA VÝŠI uvedeném obrázku NESMÍ PŘEKROČIT +12 V

Dva vstupní piny operačního zesilovače se nazývají invertující (se znaménkem minus) a neinvertující pin (se znaménkem plus) se stávají snímacími vstupy operačního zesilovače.

Pokud je použit jako komparátor, jeden z vývodů z těchto dvou je přiveden s pevným referenčním napětím, zatímco druhý vývod je napájen napětím, jehož hladinu je třeba monitorovat, jak je uvedeno níže.

jak přidat fixní odkaz na operační zesilovač

Monitorování výše uvedeného napětí se provádí s odkazem na pevné napětí, které bylo přivedeno na další doplňkový kolík.

Proto pokud napětí, které má být monitorováno, překročí nebo poklesne pod pevné referenční prahové napětí, výstup vrátí stav nebo změní svůj původní stav nebo změní polaritu výstupního napětí.

Video ukázka

https://youtu.be/phPVpocgpaI

Jak funguje komparátor Opamp

Pojďme analyzovat výše uvedené vysvětlení studiem následujícího příkladu obvodu spínače světelného senzoru.

Při pohledu na schéma zapojení najdeme obvod nakonfigurovaný následujícím způsobem:

Vidíme, že Pin # 7 operační zesilovač, který je + napájecí pin, je připojen k kladné liště, podobně jeho pin # 4, což je záporný napájecí pin, je připojen k záporné nebo spíše nulové napájecí liště napájecího zdroje .

Výše uvedená dvojice pinových připojení napájí IC, aby mohl pokračovat v zamýšlených funkcích.

Nyní, jak již bylo uvedeno dříve, je pin # 2 IC spojen na křižovatce dvou rezistorů, jejichž konce jsou připojeny ke kladným a záporným kolejnicím napájecího zdroje.

Toto uspořádání odporů se nazývá dělič potenciálu, což znamená, že úroveň potenciálu nebo napětí na spoji těchto odporů bude přibližně polovina napájecího napětí, takže pokud je napájecí napětí 12, bude spojení sítě děliče potenciálů být 6 voltů a tak dále.

Pokud je napájecí napětí dobře regulováno, výše uvedená úroveň napětí bude také dobře zafixována, a proto jej lze použít jako referenční napětí pro kolík # 2.

Proto s odkazem na spojovací napětí rezistorů R1 / R2 se toto napětí stává referenčním napětím na pinu # 2, což znamená, že IC bude monitorovat a reagovat na jakékoli napětí, které by mohlo překročit tuto úroveň.

Snímací napětí, které má být monitorováno, je přivedeno na pin # 3 integrovaného obvodu, v našem příkladu přes LDR. Kolík # 3 je připojen na spojnici kolíku LDR a přednastavené svorky.

To znamená, že z tohoto spojení se opět stane dělič potenciálu, jehož úroveň napětí tentokrát není pevně dána, protože hodnotu LDR nelze fixovat a bude se měnit podle okolních světelných podmínek.

Nyní předpokládejme, že chcete, aby obvod snímal hodnotu LDR v určitém okamžiku těsně kolem soumraku, upravíte předvolbu tak, aby napětí na pinu č. 3 nebo na křižovatce LDR a předvolba právě překročila značku 6V.

Když k tomu dojde, hodnota stoupne nad pevnou referenci na pinu # 2, informuje to IC o snímacím napětí stoupajícím nad referenční napětí na pinu # 2, to okamžitě vrátí výstup IC, který se změní na pozitivní z jeho počátečního nulového napětí pozice.

Výše uvedená změna stavu IC z nuly na kladný, spouští fázi budiče relé, která zapíná zátěž nebo světla, která mohou být připojena k příslušným kontaktům relé.

Nezapomeňte, že hodnoty rezistorů připojených ke kolíku # 2 mohou být také změněny, aby se změnila prahová hodnota snímání kolíku # 3, takže jsou všechny vzájemně závislé, což vám dává široký úhel variace parametrů obvodu.

Dalším rysem R1 a R2 je, že se vyhne potřebě použití zdroje napájení s dvojitou polaritou, což činí příslušnou konfiguraci velmi jednoduchou a elegantní.

Výměna parametru snímání s parametrem nastavení

Jak je ukázáno níže, výše vysvětlenou odezvu operace lze jen zvrátit záměnou poloh vstupního pinu IC nebo zvážením jiné možnosti, kdy pouze měníme polohy LDR a předvolby.

Takto se chová jakýkoli základní operační zesilovač, když je nakonfigurován jako komparátor.

Abychom to shrnuli, můžeme říci, že v každém operačním systému založeném na operačním systému dochází k následujícím operacím:

Praktický příklad č. 1

1) Když je invertující kolík (-) aplikován na pevnou referenci napětí a neinvertující (+) vstupní kolík je vystaven změněné snímací vůli, výstup operačního zesilovače zůstává 0V nebo záporný, pokud (+) napětí kolíku zůstává pod úrovní (-) referenčního napětí kolíku.

Alternativně, jakmile kolísání (+) kolíku stoupne nad (-) napětí, výstup rychle změní kladnou úroveň stejnosměrného napájení.

Příklad č. 2

1) Naopak, když je neinvertující pin (+) aplikován na pevnou referenci napětí a invertující (-) vstupní pin je vystaven změněnému snímacímu napětí, výstup operačního zesilovače zůstává stejnosměrný nebo pozitivní, pokud napětí (-) pinu zůstává pod úrovní (+) referenčního pinu.

Alternativně, jakmile kolísání (-) kolíku stoupne nad (+) napětí, výstup se rychle přepne do záporného stavu nebo se vypne na 0V.




Předchozí: Domácí 2000 VA napájecí invertorový obvod Další: Jak vyrobit obvod telefonního zesilovače