Как работает компаратор?
Через компараторы осуществляется связь между непрерывными сигналами, например, напряжения и логическими переменными цифровых устройств. Применяются в различных электронных устройствах, АЦП и ЦАП, устройствах сигнализации, допускового контроля и др.
В электронике компаратор-это устройство, которое сравнивает два напряжения или тока и выводит цифровой сигнал, указывающий, какое из них больше. Он имеет два аналоговых входных терминала V + {displaystyle V_ {+},} и V − {displaystyle V_ { – },} и один двоичный цифровой выход V o {displaystyle V_ {rm {o}},}.
Содержание
Как работает компаратор?
Компараторы имеют два входа, прямой и инверсный, и в зависимости от желаемого результата, опорное и сравниваемое напряжения, могут подключаться к любому входу. Если входное напряжение на прямом входе, превысит напряжение инверсного входа, выходной транзистор компаратора открывается, если станет ниже – закрывается.
Компаратор от английского слова compare– сравнить, то есть он сравнивает два напряжения и в зависимости от того на каком из входов оно выше, устанавливает на выходе плюс или минус напряжения питания.
Также, можно сказать, что компаратор — это схема включения ОУ без отрицательной обратной связи, обладающая большим коэффициентом усиления.
Что сравнивает компаратор?
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.
Как проверить работу компаратора?
Начинающие радиолюбители – электронщики часто спрашивают, как проверить ту или иную деталь. Для проверки компаратора какой-то сложной схемы собирать не надо. Достаточно на выход компаратора подключить вольтметр, а на входы подать регулируемые напряжения, и определить, работает компаратор или нет.
В чем разница между операционным усилителем и компаратором?
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.
Компаратор, как правило, работает с разомкнутой петлей, то есть, без обратной связи. По сравнению с ОУ компараторы имеют меньшие времена задержки и очень высокую скорость нарастания выходного напряжения. Несмотря на внешнее сходство, две схемы различны и предназначены для разных приложений.
Чем отличается повторитель от компаратора?
В отличие от повторителя, компаратор не усиливает сигнал на выходе, однако сигнал на выходе компаратора без учёта боковых сигналов (Б) в точности равен сигналу на входе.
Для чего нужен аналоговый компаратор?
Аналоговый компаратор – это устройство, предназначенное для сравнения двух сигналов. Простейшая схема компаратора может быть построена на операционном усилителе без обратной связи.
Компаратор – это сравнивающее устройство. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения непрерывно изменяющихся сигналов. Входные аналоговые сигналы компаратора суть Uвх – анализируемый сигнал и Uоп – опорный сигнал сравнения, а выходной Uвых – дискретный или логический сигнал, содержащий 1 бит информации:
Как работает компаратор lm339?
Используется компаратор следующим образом.
На инвертирующий вход подается эталонное напряжение. Когда напряжение на втором, неинвертирующем, входе больше эталонного, выход компаратора имеет высокое напряжение. Если же напряжение на неинвертирующем входе ниже эталонного, выход компаратора имеет низкое напряжение.
Для чего нужен повторитель?
Повторитель (репи́тер, от англ. repeater) — сетевое оборудование, предназначенное для увеличения расстояния сетевого соединения и его расширения за пределы одного сегмента или для организации двух ветвей, путём повторения электрического сигнала «один в один».
Можно ли использовать компаратор как операционный усилитель?
Вообще говоря, сделать из операционного усилителя хороший компаратор невозможно. Чтобы получить оптимальные характеристики и не тратить дополнительное время на отладку, лучше всего использовать специализированную микросхему компаратора.
Когда мы внимательно посмотрим на символ компаратора, мы узнаем его как операционного усилителя (операционного усилителя) символ, так что отличает этот компаратор от операционного усилителя; Операционный усилитель предназначен для приема аналоговых сигналов и вывода аналогового сигнала, тогда как компаратор выдает только выходной сигнал в виде цифрового сигнала; хотя в качестве компараторов можно использовать обычный операционный усилитель (операционные усилители, такие как LM324, LM358.
Что усиливает операционный усилитель?
Идеальный ОУ усиливает только разницу входных напряжений, сами же напряжения значения не имеют. В реальных ОУ значение входного синфазного напряжения оказывает некоторое влияние на выходное напряжение. Данный эффект определяется параметром коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС, англ.
ОУ усиливает разность напряжений на входах. Коэффициент передачи операционного усилителя с отключенной ООС – порядка 10 4 …10 6 (80…120 dB) в цепях постоянного тока.
Принцип действия ОУ наиболее наглядно раскрывается на модели «идеального операционного усилителя».
Что такое компаратор примеры?
Компараторы — название произошло от принципа работы – сравнения. Так функционируют приборы, производящие измерения способом сравнивания с эталоном: весы с одинаковыми плечами, электрические потенциометры. По своей принципиальной работе компараторы делятся на механические, электрические и оптические.
В электронике компаратор-это устройство, которое сравнивает два напряжения или тока и выводит цифровой сигнал, указывающий, какое из них больше.
Как работают операционные усилители?
Входы ОУ работают так, что если величина на неинвертирующем входе окажется больше чем на инвертирующем, то на выходе будет максимальное положительное значение +15В. Если на инвертирующем входе величина напряжения окажется более положительной то на выходе будем наблюдать максимум отрицательной величины, где-то -15В.
Принцип работы ОУ очень прост. Он сравнивает два напряжения и на выходе уже выдает отрицательный, либо положительный потенциал питания. Все зависит от того, на каком входе потенциал больше. Если потенциал на. НЕинвертирующем входе U1 больше, чем на инвертирующем U2, то на выходе будет+.
Как работает инвертирующий усилитель?
Инвертирующий усилитель инвертирует сигнал. Это значит, что необходимо применение двухполярного питания. Величина модуля коэффициента усиления инвертирующего усилителя равна отношению резисторов цепи обратной связи. При равенстве номиналов двух резисторов коэффициент усиления равен -1, т.
То есть с выхода сигнал подается обратно на вход через резистор R2. Наш усилитель является инвертирующим, так как сигнал на выходе на 180 градусов сдвинут по фазе относительно входного сигнала. Значит, в узле, где соединяются два резистора и инвертирующий вход, выходной сигнал будет приходить со знаком «минус». Такая обратная связь называется о трицательной о братной с вязью (ООС).
Как работает дифференциальный усилитель?
Дифференциа́льный усили́тель — электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей.
Принцип работы дифференциального усилителя состоит в том, что усилитель, имея два входа, усиливает разность напряжений приложенных к ним.
В транзисторных схемах он используется в качестве первого каскада в некоторых специальных усилителях. Это симметричная (мостовая, балансная) схема состоящая из внутренних сопротивлений двух идентичных усиливающих транзисторов R (VT1), R (VT2) и коллекторных резисторов Rк1, Rк2 (рис.
1б).
Стабилизатор напряжения на компараторе (5В, 2А)
Основные технические характеристики:
Выходное напряжение, В ……………………………………………………………………. 5
Ток нагрузки, А ………………………………………………………………………………… 2
Напряжение пульсаций, мВ …………………………………………………………………… 50
Коэффициент стабилизации………………………………………………………………….. 100
Частота переключения, кГц ………………………………………………………………….. 25
Стабилизатор напряжения работает следующим образом. Пилообразное образцовое напряжение компаратор сравнивает с частью выходного напряжения, снимаемого с делителя R8R9. Пока выходное напряжение больше образцового, ключевой транзистор закрыт. Как только пилообразное напряжение превысит выходное, сигнал компаратора откроет этот транзистор.
Чем меньше напряжение на выходе стабилизатора, тем дольше транзистор будет открыт. После спада пилообразного напряжения транзистор закрывается и цепь дроссель L2 — нагрузка замыкается через открывшийся в этот момент мощный диод VD3. Как только ключевой транзистор откроется, сразу же закроется диод VD3. Входной фильтр ослабляет проникновение импульсных помех в питающую электросеть, выходной — в нагрузку.
В стабилизаторе можно использовать компаратор К554САЗА, К554САЗБ или К521САЗ (но у него цоколевка иная). Транзистор КТ908А можно заменить любым другим мощным высокочастотным кремниевым п-р-п транзистором или мощным низкочастотным из серий КТ805,КТ808, КТ819. Но при использовании низкочастотного транзистора тепловые потери в нем увеличатся (при токе не более 1А выходной транзистор может работать без теплоотвода). Транзистор VT3 — любой из серии КТ814. Диод КД213А можно заменить любым другим этой серии или использовать вместо него коллекторный переход мощного высокочастотного транзистора.
Дроссели L1 и L3 намотаны на отрезках стержня диаметром 8 и длиной 20 мм из феррита 600НН и содержат по 10 витков медного изолированного провода сечением 1,2 мм. Магнитопровод дросселя L2 — броневой Б26 из феррита 2000НМ; между его чашками делают прокладку толщиной 0,2 мм из немагнитного материала. Обмотка, содержащая 20 витков, выполнена жгутом из пяти проводников ПЭВ-2 0,25.
Проверку устройства начинают с измерения напряжения на стабилитронах VD1, VD2. К эмиттеру однопереходного транзистора подключают осциллограф и, присоединяя параллельно конденсатору С2 другие конденсаторы разной емкости, по изменению частоты убеждаются в работоспособности генератора пилообразного напряжения. Затем к устройству подключают эквивалент нагрузки и резистором R4 устанавливают необходимое выходное напряжение. Далее осциллограф подключают к диоду VD3 и наблюдают прямоугольные импульсы. Форму импульсов можно улучшить подбором резистора R6 и зазора в броневом магнитопроводе дросселя L2.
СРАВНИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЙ — Паяная электроника
10 января 2023 г.
ВВЕДЕНИЕ
LM393 — ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
LM393 — ВЫВОД
ПРИМЕР
Теперь, когда мы знаем, как работает компаратор напряжения, мы можем создать собственную электрическую схему. Сделаем это на примере ночника. С помощью фоторезистора мы будем считывать количество света, а LM393 будет переключателем, который включает или выключает светодиод. На самом деле это оптический датчик света.
Фоторезистор: Прежде чем мы продолжим, мы кратко объясним, как работает фоторезистор. Величина его сопротивления зависит от количества падающего на него света. Когда он в темноте, величина сопротивления высока. С другой стороны, когда он подвергается воздействию света, сопротивление мало. В каких-то идеальных условиях сопротивление в темноте было бы ок. 200кОм, а при ярком свете 1-2кОм. Для получения дополнительной информации см. техническое описание.
Для этого проекта мы будем использовать только входы ln1(-) и ln1(+) и выход Output1.
Во-первых, мы подключаем источник питания к контактному компаратору Vcc и GND. В качестве источника мы можем использовать 9батарея В.
Следующим шагом является изготовление делителя напряжения с постоянным резистором и фоторезистором. Постоянный резистор должен быть 10 кОм, что обеспечит выходное напряжение 0,429 В, когда фоторезистор находится в темноте (сопротивление 200 кОм), и 7,5 В, когда резистор подвергается воздействию света (сопротивление 2 кОм). Подключим ли мы это выходное напряжение к ln(-) или ln(+) в данном случае не имеет значения, но об этом мы расскажем чуть позже. Итак, давайте подключим его к инвертированному входу, In1(-), желтый провод.
После этого мы подключим входное напряжение для сравнения и потенциометр более 10 кОм, чтобы мы могли настроить чувствительность схемы. Подключаем потенциометр, подключая опорные напряжения к краевым контактам. На левый пин подключаем GND, а на правый +9В. Центральный контакт — это наше выходное напряжение, и мы подключаем его к неинвертированному входу компаратора In1(+).
Напряжение, которое обеспечивает вход, зависит от положения потенциометра. Если мы повернем его полностью влево, т. е. к GND, выходное напряжение будет стремиться к 0 В. Когда мы поворачиваем его по часовой стрелке, выходное напряжение пропорционально + 9V. Для начала мы можем поставить его примерно в центральное положение.
Что произойдет дальше:
- в темноте: напряжение на инвертированном выводе In1(-) ниже, чем на неинвертированном In1(+), поэтому получаем GND на выходе
- на свету: напряжение на инвертированном контакте In1(-) больше, чем на неинвертированном контакте In1(+), поэтому получаем Vcc (+9В) на выходе
Поскольку мы хотим, чтобы светодиодный диод светился в темноте, выходной контакт будет подключен к катоду (-) светодиодного диода, а анод (+) будет подключен через 330 Ом к + 9 В.
Если бы мы заменили инвертированный и неинвертированный вход на компараторе напряжения, они получили бы +9В на выходе, в темноте.
Затем мы бы подключили этот выход только к аноду светодиодного модуля, а катод подключили к GND. Конечно, через какой-нибудь резистор.
Как использовать операционный усилитель в качестве схемы компаратора
В этом посте мы всесторонне узнаем, как использовать любой операционный усилитель в качестве компаратора в схеме для сравнения входных разностей и получения соответствующих выходных сигналов.
Что такое компаратор операционного усилителя
Мы использовали ИС операционного усилителя, вероятно, с тех пор, как начали изучать электронику. Я имею в виду эту замечательную маленькую ИС 741, с помощью которой становится возможным практически любое проектирование схемы на основе компаратора.
Здесь мы обсуждаем одну из простых схем применения этой ИС, где она настраивается как компаратор, неудивительно, что следующие приложения могут быть изменены множеством различных способов в соответствии с предпочтениями пользователя.
Как следует из названия, компаратор операционных усилителей относится к функции сравнения определенного набора параметров или может быть просто парой величин, как в данном случае.
Поскольку в электронике мы в основном имеем дело с напряжениями и токами, эти факторы становятся единственными агентами и используются для работы, регулирования или управления различными задействованными компонентами.
В предлагаемой конструкции компаратора на операционных усилителях на входных контактах для сравнения используются в основном два разных уровня напряжения, как показано на диаграмме ниже.
ПОМНИТЕ, НАПРЯЖЕНИЕ НА ВХОДНЫХ ВЫВОДАХ НЕ ДОЛЖНО ПРЕВЫШАТЬ УРОВНЯ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОУ, НА РИСУНКЕ ВЫШЕ ОНО НЕ ДОЛЖНО ПРЕВЫШАТЬ +12 ВДва входных контакта операционного усилителя называются инвертирующими (с со знаком минус), а неинвертирующий вывод (со знаком плюс) становятся измерительными входами операционного усилителя.
При использовании в качестве компаратора на один из двух контактов подается фиксированное опорное напряжение, а на другой контакт подается напряжение, уровень которого необходимо контролировать, как показано ниже.
Контроль вышеуказанного напряжения осуществляется относительно фиксированного напряжения, которое было подано на другой дополнительный контакт.
Таким образом, если контролируемое напряжение превышает или падает ниже фиксированного опорного порогового напряжения, выход возвращается в исходное состояние или меняет полярность выходного напряжения.
Демонстрационное видео
Как работает компаратор операционных усилителей
Давайте проанализируем приведенное выше объяснение, изучив следующий пример схемы переключателя датчика освещенности.
Глядя на принципиальную схему, мы находим схему, сконфигурированную следующим образом:
Мы можем видеть, что вывод № 7 операционного усилителя, который является выводом + питания, подключен к положительной шине, аналогично его выводу № 4, который отрицательный вывод питания соединен с отрицательной или, скорее, нулевой шиной питания источника питания.
Приведенная выше пара контактов питает микросхему, чтобы она могла выполнять свои функции.
Теперь, как обсуждалось ранее, контакт № 2 микросхемы подключен к соединению двух резисторов, концы которых подключены к положительной и отрицательной шинам источника питания.
Такое расположение резисторов называется делителем потенциала, что означает, что потенциал или уровень напряжения на соединении этих резисторов будет приблизительно равен половине напряжения питания, поэтому, если напряжение питания равно 12, соединение делителя потенциала сеть будет 6 вольт и так далее.
Если напряжение питания хорошо отрегулировано, указанный выше уровень напряжения также будет хорошо зафиксирован и, следовательно, может использоваться в качестве опорного напряжения для контакта №2.
Таким образом, применительно к напряжению перехода резисторов R1/R2 это напряжение становится опорным напряжением на выводе № 2, что означает, что ИС будет отслеживать и реагировать на любое напряжение, которое может превысить этот уровень.
Напряжение считывания, которое необходимо контролировать, подается на контакт №3 микросхемы, в нашем примере через LDR. Вывод №3 подключается к соединению вывода LDR и клеммы предварительной настройки.
Это означает, что этот переход снова становится делителем потенциала, уровень напряжения которого на этот раз не является фиксированным, поскольку значение LDR не может быть фиксированным и будет меняться в зависимости от условий окружающего освещения.
Теперь предположим, что вы хотите, чтобы схема определяла значение LDR в какой-то момент, когда наступают сумерки, вы настраиваете предустановку таким образом, чтобы напряжение на контакте № 3 или на стыке LDR и предустановки чуть превышало отметку 6 В. .
Когда это происходит, значение превышает фиксированное опорное значение на выводе № 2, это информирует ИС о превышении напряжения считывания над опорным напряжением на выводе № 2, это мгновенно возвращает выход ИС, который изменяется на положительное значение по сравнению с исходным значением.
положение нулевого напряжения.
Вышеупомянутое изменение состояния микросхемы с нуля на положительное запускает каскад привода реле, который включает нагрузку или свет, которые могут быть подключены к соответствующим контактам реле.
Помните, что значения резисторов, подключенных к контакту № 2, также могут быть изменены для изменения порога чувствительности контакта № 3, поэтому все они взаимозависимы, что дает вам широкий угол изменения параметров схемы.
Еще одной особенностью R1 и R2 является то, что они позволяют избежать использования источника питания с двойной полярностью, что делает соответствующую конфигурацию очень простой и аккуратной.
Замена параметра считывания параметром настройки
Как показано ниже, описанную выше реакцию на операцию можно просто изменить, поменяв местами входные контакты микросхемы или рассмотрев другой вариант, когда мы только меняем местами LDR. и предустановка.
Так ведет себя любой базовый операционный усилитель, когда он настроен как компаратор.
Подводя итог, можно сказать, что в любом компараторе на основе операционных усилителей происходят следующие операции:
Практический пример № 1
1) Когда на инвертирующий контакт (-) подается фиксированное опорное напряжение, а на неинвертирующий (+) входной контакт воздействует изменяющееся измерительное напряжение, на выходе операционного усилителя остается 0 В или отрицательное, пока напряжение на контакте (+) остается ниже уровня опорного напряжения на контакте (-).
Поочерёдно, как только напряжение на контакте (+) становится выше, чем напряжение (-), выход быстро переключается на положительный уровень постоянного тока питания.
Пример № 2
1) И наоборот, когда на неинвертирующий контакт (+) подается фиксированное опорное напряжение, а на инвертирующий (-) входной контакт подается изменяющееся измерительное напряжение, выход операционного усилителя остается питанием. Уровень постоянного тока или положительный, пока напряжение на контакте (-) остается ниже уровня напряжения опорного контакта (+).
Поочерёдно, как только напряжение на контакте (-) становится выше напряжения (+), выход быстро становится отрицательным или выключается до 0 В.
Работа базового компаратора
Схема на рисунке ниже работает относительно просто: Комбинация R2 и стабилитрона D1 создает фиксированное опорное напряжение (VREF). Оно подается прямо на входную клемму операционного неинвертирующего усилителя, контакт 3. Через токоограничивающий резистор R1 входное или тестовое напряжение VIN подключается к инвертирующему входному контакту (контакт 2). Когда VIN меньше VREF, выходной сигнал операционного усилителя высокий (до положительного насыщения), но когда VIN больше VREF, выходной сигнал низкий (до отрицательного насыщения).
Компаратор операционного усилителя с высоковольтным входом
Как показано на рисунке ниже, с помощью ДЕЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ мы можем использовать компаратор напряжения для обеспечения высокого значения запуска с переменным напряжением. Рекуперативного переключения в этой схеме нет.
Компаратор операционных усилителей с высоким входным значением, регенеративное переключение
Следующая схема, как и предыдущая, обеспечивает переключение входного высокого значения с переменным напряжением (от 0 до 150 В). Он имеет возможности рекуперативного переключения.
Компаратор операционных усилителей как индикатор перегрузки по току
На приведенной ниже схеме показано, как схема компаратора может быть сконфигурирована для работы в качестве выключателя максимального тока, обеспечивающего высокий выходной сигнал, когда ток нагрузки превышает заданное значение, которое можно настроить с помощью потенциометра R6. Токоизмерительный резистор RX настроен таким образом, чтобы его падение составляло около 100 милливольт в соответствующей точке срабатывания.
