Litar pembanding

Bagaimana komparator voltan

Dalam banyak deskripsi, komparator itu dibandingkan dengan skala tuil konvensional, seperti dalam bazar: standard itu diletakkan pada satu mangkuk - berat, dan penjual mulai meletakkan barang, contohnya, kentang, di sisi lain. Sebaik sahaja berat produk menjadi sama dengan berat bobot, lebih tepat lagi, cawan dengan berat bergegas. Timbang selesai.

Perkara yang sama berlaku dengan komparator, hanya dalam kes ini peranan berat dimainkan oleh voltan rujukan, dan isyarat input digunakan sebagai kentang. Sebaik sahaja unit logik muncul pada output komparator, dianggap bahawa perbandingan voltan telah berlaku. Ini adalah "sedikit lebih", yang dalam direktori dipanggil "kepekaan ambang dari komparator".

Semak Voltan Komparator

Pakar baru - jurutera elektronik sering bertanya bagaimana untuk memeriksa bahagian tertentu. Untuk memeriksa komparator, anda tidak perlu memasang sebarang litar yang kompleks. Ia cukup untuk menyambungkan voltmeter kepada output komparator, dan menggunakan voltan teratur untuk input, dan menentukan sama ada komparator bekerja atau tidak. Dan, sudah tentu, ia akan menjadi sangat baik, jika anda masih ingat untuk menggunakan kuasa kepada pembanding!

Walau bagaimanapun, seseorang tidak boleh lupa bahawa banyak penyusun mempunyai transistor output, di mana pemungut dan pemancar pin hanya "menggantung di udara", yang diterangkan dalam artikel "Pembanding Analog". Oleh itu, kesimpulan ini mesti disambungkan dengan sewajarnya. Bagaimana untuk melakukan ini ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rajah 1. Rajah sambungan komparator

Voltan rujukan diperolehi dari pembahagi R2, R3 dari voltan bekalan + 5V. Hasilnya, 2.5V diperolehi pada input songsang. Katakan bahawa pemboleh ubah pemboleh ubah R1 R1 berada dalam kedudukan terendah, iaitu. voltan di atasnya adalah 0V. Voltan yang sama adalah pada input langsung dari komparator.

Jika kini, dengan memutarkan enjin resistor R1 berputar, secara beransur-ansur meningkatkan voltan pada input langsung komparator, maka apabila 2.5V dicapai, logik 1 akan muncul pada output komparator, yang akan membuka transistor output, HL1 LED akan menyala.

Jika sekarang enjin R1 diputar ke arah pengurangan voltan, maka pada masa tertentu LED HL1 pasti akan keluar. Ini menunjukkan pengendalian yang betul dari komparator.

Eksperimen ini boleh agak rumit: mengukur voltan pada input langsung dari komparator dengan voltmeter, dan menetapkan pada voltan yang LED akan menyala dan di mana ia keluar. Perbezaan voltan ini akan menjadi histerisis komparator. Dengan cara ini, beberapa penyusun mempunyai pin khas (pin) untuk menyesuaikan nilai histerisis.

Untuk menjalankan percubaan sedemikian, anda memerlukan voltmeter digital yang mampu menangkap "millivolts, perintang pemotongan berbilang belas dan kesabaran yang adil bagi pelaku. Sekiranya kesabaran untuk percubaan sedemikian tidak mencukupi, anda boleh melakukan yang berikut, yang lebih mudah: menukar input langsung dan songsang, dan putar perintang berubah untuk melihat bagaimana LED berkelakuan, i.e. output pembanding.

Rajah 1 hanya menunjukkan rajah blok, jadi nombor pin tidak ditunjukkan. Apabila memeriksa komparator sebenar, anda perlu berurusan dengan pinout (pinout). Seterusnya, beberapa skema praktikal akan dipertimbangkan dan penerangan ringkas tentang kerja mereka akan diberikan.

Sering dalam satu kes terdapat beberapa pembanding, dua atau empat, yang membolehkan anda membuat peranti yang berbeza tanpa memasang cip tambahan di papan. Perbandingan boleh menjadi bebas antara satu sama lain, tetapi dalam beberapa kes mempunyai sambungan dalaman. Sebagai cip itu, pertimbangkan pembanding ganda MAX933.

Comparator MAX933

Dua komparator "hidup" dalam satu perumahan microcircuit. Sebagai tambahan kepada komparator sendiri, terdapat sumber rujukan voltan terbina dalam 1.182V di dalam microcircuit. Di dalam gambar, ia ditunjukkan dalam bentuk diod zener, yang telah disambungkan di dalam mikrokircuit: ke komparator atas untuk input songsang, dan ke bawah ke garisan lurus. Ini menjadikan mudah untuk membuat komparator pelbagai peringkat mengikut prinsip-prinsip "Little", "Norm", "Many" (undervoltage / overvoltage detectors). Perbandingan tersebut dipanggil berpintal kerana kedudukan "norma" berada dalam "tetingkap" antara "beberapa" dan "banyak".

Program komparator kajian Multisim

Rajah 2 menunjukkan pengukuran voltan rujukan yang dihasilkan menggunakan perisian simulasi Multisim. Pengukuran ini dilakukan dengan multimeter XMM2, yang menunjukkan 1.182V, yang sepenuhnya sepadan dengan nilai yang dinyatakan dalam Data Sheet comparator. Pin 5 HYST, - pelarasan histerisis, tidak digunakan dalam kes ini.

Rajah 2

Dengan menggunakan suis S1, anda boleh menetapkan tahap voltan masukan, dan, sekali gus, pada kedua-dua komparator: suis tertutup membekalkan tahap rendah kepada input (kurang daripada voltan rujukan) seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, keadaan terbuka sepadan dengan tahap yang tinggi, - Rajah 4. Negeri output daripada komparator yang ditunjukkan oleh multimeter XMM1, XMM2.

Komen-komen pada angka benar-benar berlebihan - untuk memahami logik komparator, sudah cukup dengan berhati-hati mempertimbangkan bacaan multimeter dan kedudukan suis S1. Ia hanya perlu ditambah bahawa skim tersebut boleh disyorkan untuk memeriksa komparator "besi" sebenar.

Rajah 3

Rajah 4

Litar ujian voltan

Litar pembanding seperti yang ditunjukkan dalam Lembaran Data ditunjukkan dalam Rajah 5.

Untuk isyarat keluaran undervoltage (OUTA) dan overvoltage (OUTB), tahap isyarat aktif adalah rendah, yang ditunjukkan dengan menggariskan isyarat dari atas. Kadang-kadang untuk maksud ini tanda "-" atau "/" di depan nama isyarat digunakan. Isyarat ini boleh dipanggil penggera.

Isyarat POWER BAIK adalah output elemen logik DANapabila kedua-dua penggera mempunyai tahap unit logik. Isyarat POWER GOOD yang aktif adalah tinggi.

Jika sekurang-kurangnya satu penggera adalah rendah, isyarat POWER GOOD akan hilang - ia juga akan menjadi rendah. Ini sekali lagi membolehkan untuk mengesahkan bahawa litar logik DAN untuk tahap yang rendah adalah logik ATAU.

Rajah 5. Litar komparator

Voltan masukan terkawal dibekalkan melalui pembahagi R1 ... R3, nilai resistor yang dikira dengan mengambil kira julat voltan dikawal. Prosedur pengiraan diberikan, walaupun dengan contoh, dalam Data Sheet.

Untuk mengurangkan perbualan semasa bertukar, nilai histerisis ditetapkan menggunakan pembahagi R4, R5. Resistor ini dikira menggunakan formula yang diberikan dalam Lembaran Data. Bagi nilai-nilai yang ditunjukkan dalam gambar rajah, nilai histerisis ialah 50mV.

Skim Pengurusan Cadangan

Skim yang sama digunakan, sebagai contoh, dalam sistem penggera. Algoritma operasi skim ini agak mudah. Sekiranya voltan utama gagal, sistem keselamatan beralih kepada operasi bateri, dan apabila rangkaian dipulihkan, ia berfungsi lagi dari bekalan kuasa, manakala bateri dikenakan. Untuk melaksanakan algoritma sedemikian, sekurang-kurangnya dua faktor mesti dinilai: kehadiran voltan utama dan keadaan bateri.

Litar kawalan berfungsi ditunjukkan dalam Rajah 6.

Rajah 6. Skim pengurusan kuasa sandaran pada cip tunggal

Voltan yang diperbetulkan + 9VDC dibekalkan melalui diod ke pengatur voltan, dari mana peranti keselamatan dikuasakan. Dalam hal ini, pembahagi R1, R2 adalah sensor voltan garis, yang dipantau oleh pembanding yang lebih rendah dengan output OUTA. Apabila terdapat voltan sesalur, dan berada dalam keadaan, pada output komparator yang lebih rendah, satu unit logik yang membuka transistor kesan-field Q1, di mana bateri dikenakan. Isyarat yang sama mengawal penunjuk operasi rangkaian.

Sekiranya voltan utama hilang atau berkurangan, sifar logik muncul pada output komparator, transistor kesan bidang ditutup, bateri berhenti mengecas, penunjuk operasi rangkaian dimatikan atau bertukar warna yang berbeza. Penampilan isyarat bunyi juga mungkin.

Bateri yang dibebankan melalui diod pensuisan disambungkan kepada penstabil, dan peranti terus berfungsi di luar talian. Tetapi untuk melindungi bateri daripada pelepasan penuh, komparator lain memantau keadaannya, yang teratas mengikut skema.

Walaupun bateri belum dilepaskan, voltan pada input terbalik dari komparator B lebih tinggi daripada rujukan, oleh itu, tahap output komparator adalah rendah, yang sepadan dengan cas normal bateri. Apabila pelepasan berlaku, voltan pada pembahagi R3, R4 jatuh, dan apabila ia menjadi lebih rendah daripada rujukan, paras yang tinggi akan ditetapkan pada output komparator, yang menunjukkan bateri yang rendah. Selalunya, keadaan ini ditunjukkan oleh keciciran peranti yang menjengkelkan.

Litar penangguhan masa

Ditunjukkan dalam Rajah 7.

Rajah 7. Skim penangguhan masa pada komparator

Skim ini berfungsi seperti berikut. Dengan menekan butang SWITCH MOMENTARY, kapasitor C dicaj kepada voltan sumber kuasa. Ini membawa kepada fakta bahawa voltan pada input IN + menjadi lebih tinggi daripada voltan rujukan pada input IN-. Oleh itu, output OUT ditetapkan ke paras yang tinggi.

Selepas melepaskan butang, kapasitor mula melepaskan melalui resistor R, dan apabila voltan di atasnya, dan, oleh itu, pada input IN + jatuh di bawah voltan rujukan pada input IN-, tahap output comparator OUT akan rendah. Apabila anda menekan butang sekali lagi, semuanya berulang sekali lagi.

Voltan rujukan pada input IN- ditetapkan menggunakan pembahagi tiga perintang dan dengan nilai yang ditunjukkan pada rajah adalah 100mV. Pembahagi yang sama menetapkan histerisis pembanding (HYST) dalam 50mV. Oleh itu, kapasitor C dilepaskan ke voltan 100 - 50 = 50 mV.

Penggunaan semasa peranti itu sendiri adalah kecil, tidak lebih dari 35 microamps, manakala arus keluaran boleh mencapai 40 mA.

Kelewatan masa dikira oleh formula R * C * 4.6 saat. Contohnya adalah pengiraan dengan data berikut: 2M & # 937; * 10μF * 4.6 = 92 saat. Jika rintangan ditunjukkan dalam megaohms, kapasitansinya berada dalam microfarads, maka hasilnya diperoleh dalam beberapa saat. Tetapi ini hanya hasil yang dikira. Masa sebenar akan bergantung kepada voltan sumber kuasa dan kualiti kapasitor, semasa kebocorannya.

Beberapa litar komparator mudah

Asas litar, yang akan dipertimbangkan kemudian, adalah relay kecerunan, sebuah litar yang tidak bertindak balas dengan kehadiran sebarang isyarat, tetapi pada kadar perubahannya. Salah satu daripada sensor ini adalah penyampai gambarrajahnya ditunjukkan dalam Rajah 8.

Rajah 8. Skema relay foto pada komparator

Isyarat input diperolehi daripada pembahagi yang dibentuk oleh resistor R1 dan photodiode VD3. Titik umum pembahagi ini melalui diodes VD1 dan VD2 disambungkan kepada input langsung dan penyongsangan DA1 komparator. Oleh itu, ternyata input langsung dan songsang mempunyai voltan yang sama, iaitu. tidak ada perbezaan antara voltan pada input. Dengan keadaan ini pada input, kepekaan komparator hampir maksimum.

Untuk menukar keadaan komparator, perbezaan voltan pada input dalam unit millivolts akan diperlukan. Ini adalah tentang bagaimana untuk menolak jari kecil anda ke dalam jurang yang tergantung di tepi batu. Sementara itu, sifar logik terdapat pada output komparator.

Sekiranya pencahayaan tiba-tiba berubah, voltan pada fotodiode juga berubah, anggap ia meningkat. Ia seolah-olah bahawa bersama-sama dengan ini voltan pada kedua-dua input komparator akan berubah, dan dengan serta-merta. Oleh itu, perbezaan voltan yang diingini pada input tidak akan berfungsi, dan, oleh itu, keadaan output penyusun tidak akan berubah.

Semua ini akan jadi, jika anda tidak memberi perhatian kepada kapasitor C1 dan resistor R3. Terima kasih kepada litar RC ini, voltan pada input terbalik dari komparator akan meningkat dengan beberapa kelewatan berbanding dengan input langsung. Untuk masa kelewatan, voltan pada input langsung akan lebih besar daripada pada songsang. Akibatnya, unit logik akan muncul pada output komparator. Unit ini tidak akan dipegang lama, hanya untuk masa kelewatan kerana rantai RC.

Relay foto yang sama digunakan dalam kes-kes di mana pencahayaan berubah dengan cepat. Sebagai contoh, dalam peranti keselamatan atau sensor produk siap pada penghantar, peranti akan bertindak balas terhadap gangguan aliran cahaya. Pilihan lain adalah tambahan kepada sistem pengawasan video. Jika anda mengarahkan photosensor ke skrin monitor, ia akan mengesan perubahan kecerahan dan menghidupkan, sebagai contoh, isyarat audio, menarik perhatian pengendali.

Adalah sangat mudah untuk menjadikan penyataan foto yang dianggap sebagai sensor perubahan suhu, contohnya, dalam penggera kebakaran. Untuk melakukan ini, hanya menggantikan photodiode dengan termistor. Dalam kes ini, nilai resistor R1 mestilah sama dengan nilai termistor (biasanya ditunjukkan untuk suhu 25 ° C). Gambarajah sensor ini ditunjukkan dalam Rajah 9.

Rajah 9. Diagram sensor pengukur suhu pada komparator

Prinsip dan makna kerja adalah sama seperti yang dilakukan oleh fotografi yang dinyatakan di atas. Tetapi reka bentuk ini juga menunjukkan peranti output paling mudah - ini adalah thyristor VS1 dan relay K1. Apabila komparator diaktifkan, thyristor VS1 terbuka, yang menghidupkan relay K1.

Oleh kerana thyristor dalam kes ini berfungsi dalam litar DC, walaupun ketika nadi kawalan dari komparator berakhir, thyristor akan tetap terbuka, dan relay K1 dihidupkan. Untuk mematikan geganti, anda perlu menekan butang SB1 atau hanya mematikan seluruh litar.

Daripada termistor, anda boleh menggunakan magnetoresistor, contohnya SM-1, bertindak balas terhadap medan magnet. Kemudian anda mendapatkan relay kecerunan magnetik sensitif. Magnetoresistor pada abad ke-XX yang terakhir digunakan dalam papan kekunci sesetengah komputer.

Jika anda menggunakan sensor lain, maka berdasarkan relay kecerunan, anda boleh dengan mudah membuat peranti yang berbeza yang bertindak balas terhadap perubahan dalam medan elektrik, untuk getaran bunyi. Dengan menggunakan piezoelektrik sensor, mudah untuk membuat sensor kejutan dan getaran seismik.

Ia agak mudah dengan bantuan pembanding untuk menukar isyarat "analog" menjadi "digital". Skim yang sama ditunjukkan dalam Rajah 10.

Rajah 10. Skema untuk menukarkan isyarat "analog" kepada isyarat "digital" menggunakan pembanding

Rajah 11 menunjukkan litar yang sama, hanya polaritas denyut keluaran yang terbalik kepada yang terdahulu. Ini dicapai hanya dengan menukar input lain.

Rajah 11.

Kedua-dua litar menukar amplitud isyarat input kepada lebar nadi output. Pertukaran sedemikian sering digunakan dalam pelbagai litar elektronik. Pertama sekali, dalam mengukur peranti, menukar bekalan kuasa, penguat digital.

Julat frekuensi peranti berada dalam julat 5 ... 200KHz, amplitud isyarat masukan dalam julat 2 ... 2.5V. Apabila menggunakan diod germanium, penukaran amplitud kepada lebar denyut bermula dari tahap 80 ... 90mV, manakala untuk diod silikon nilai ini adalah 250 ... 270mV.

Band frekuensi operasi peranti ditentukan oleh penarafan kapasitor C1, C2. Peranti yang dipasang dari bahagian yang boleh digunakan tidak memerlukan pelarasan dan menetapkan ambang respon.