Как да използвам Op усилвател като схема за сравнение

В този пост ние подробно научаваме как да използваме всеки операционен усилвател като сравнителен компонент във верига за сравняване на входните диференциали и генериране на съответните изходи.

Какво е Op amp Comparator

Ние бяхме с помощта на операционна IC усилвател вероятно откакто започнахме да учим електроника, имам предвид този прекрасен малък IC 741, чрез който практически всяко проектиране на схеми, основано на сравнение, става осъществимо.

Тук обсъждаме една от най-простите схеми за приложение на този IC, където се намира конфигуриран като сравнителен , не е изненада, че следните приложения могат да бъдат модифицирани по много различни начини според предпочитанията на потребителя.

Както подсказва името, сравнителният апарат се отнася до функцията за сравнение между определен набор от параметри или може да бъде само няколко величини, както в случая.

Тъй като в електрониката се занимаваме предимно с напрежения и токове, тези фактори се превръщат в единствените агенти и се използват за работа или регулиране или управление на различните участващи компоненти.

В предложената конструкция за сравнение на операционните усилватели основно се използват две различни нива на напрежение на входните щифтове за сравняването им, както е показано на диаграмата по-долу.

ПОМНЕТЕ, НАПРЕЖЕНИЕТО НА ВХОДНИТЕ ПИНОВЕ НЕ ТРЯБВА ДА ПРЕВИШЕ НИВОТО НА ДОСТАВКА НА ДОСТЪПНОСТ НА OP AMP, НА ГОРНАТА ФИГУРА НЕ ТРЯБВА ДА ПРЕВИШЕ +12 V

Двата входни щифта на операционния усилвател се наричат ​​инвертиращ (със знак минус), а неинвертиращият щифт (със знак плюс) се превръщат в сензорни входове на операционния усилвател.

Когато се използва като компаратор, един от щифтовете от двата се прилага с фиксирано референтно напрежение, докато другият щифт се захранва с напрежение, чието ниво трябва да се следи, както е показано по-долу.

Мониторингът на горното напрежение се извършва по отношение на фиксираното напрежение, приложено към другия допълнителен щифт.

Следователно, ако напрежението, което трябва да се наблюдава, надвиши или падне под фиксираното референтно прагово напрежение, изходът връща състоянието или променя първоначалното си състояние или променя полярността на изходното си напрежение.

Демо видео

Как работи Opamp Comparator

Нека анализираме горното обяснение, като изучим следния примерен кръг на превключвател на датчик за светлина.

Разглеждайки схемата, ние откриваме веригата, конфигурирана по следния начин:

Можем да видим, че щифтът № 7 на операционния усилвател, който е + захранващият щифт, е свързан към положителната шина, подобно неговият щифт № 4, който е отрицателният захранващ щифт, е свързан с отрицателната или по-скоро нулевата захранваща шина на захранването .

Горните няколко пинови връзки захранват интегралната схема, за да може тя да продължи с предвидените функции.

Сега, както беше обсъдено по-рано, щифт № 2 на IC е свързан в кръстовището на два резистора, чиито краища са свързани към положителните и отрицателните релси на захранването.

Това разположение на резисторите се нарича потенциален делител, което означава, че потенциалът или нивото на напрежението в кръстовището на тези резистори ще бъде приблизително половината от захранващото напрежение, така че ако захранващото напрежение е 12, кръстовището на потенциалната делителна мрежа ще да бъде 6 волта и така нататък.

Ако захранващото напрежение е добре регулирано, горното ниво на напрежение също ще бъде добре фиксирано и следователно може да се използва като еталонно напрежение за щифта # 2.

Следователно по отношение на напрежението на кръстовището на резисторите R1 / R2, това напрежение се превръща в референтно напрежение на щифт # 2, което означава, че IC ще наблюдава и реагира на всяко напрежение, което може да надвиши това ниво.

Сензорното напрежение, което трябва да се следи, се прилага към щифт # 3 на интегралната схема, в нашия пример е чрез LDR. ПИН # 3 е свързан в кръстовището на LDR пина и предварително зададен терминал.

Това означава, че този кръстовище отново се превръща в потенциален разделител, чието ниво на напрежение този път не е фиксирано, тъй като стойността на LDR не може да бъде фиксирана и ще варира в зависимост от условията на околната светлина.

А сега да предположим, че искате веригата да усети стойността на LDR в някакъв момент точно около падането на здрача, настройвате предварително настройката така, че напрежението на щифт # 3 или на кръстовището на LDR и предварителната настройка просто да пресича маркировката 6V.

Когато това се случи, стойността се повишава над фиксираната референтна стойност на пин # 2, това информира IC за чувствителното напрежение, повишаващо се над референтното напрежение на пин # 2, това незабавно връща изхода на IC, който се променя на положително от първоначалното нулево напрежение позиция.

Горната промяна в състоянието на интегралната схема от нула до положителна, задейства етапа на драйвера на релето, който включва товара или светлините, които могат да бъдат свързани към съответните контакти на релето.

Не забравяйте, че стойностите на резисторите, свързани към щифт # 2, могат също да бъдат променени за промяна на прага на чувствителност на щифт # 3, така че всички те са взаимно зависими, което ви дава широк ъгъл на изменение на параметрите на веригата.

Друга характеристика на R1 и R2 е, че избягва необходимостта от използване на захранване с двойна полярност, което прави включената конфигурация много проста и изчистена.

Взаимозамяна на сензорния параметър с параметъра за настройка

Както е показано по-долу, обясненият по-горе операционен отговор може просто да бъде обърнат, като се разменят позициите на входния щифт на интегралната схема или, като се разгледа друга опция, при която само сменим позициите на LDR и предварително зададената.

Ето как се държи всеки основен opamp, когато е конфигуриран като сравнителен.

За да обобщим, можем да кажем, че във всеки сравнител, базиран на opamp, се извършват следните операции:

Практически пример # 1

1) Когато към инвертиращия щифт (-) се приложи фиксирано задание за напрежение и неинвертиращият (+) входен щифт е подложен на променящ се чувствителен волат, изходът на opamp остава 0V или отрицателен, докато (+) напрежението на щифта остава под нивото на напрежение на референтния щифт (-).

Алтернативно, веднага щом (+) волтажът на щифта стане по-висок от (-) напрежението, изходът бързо се превръща в положително захранващо DC ниво.

Пример # 2

1) Обратно, когато към неинвертиращия щифт (+) се приложи фиксирано референтно напрежение, а инвертиращият (-) входен щифт е подложен на променящо се чувствително напрежение, изходът на операционния усилвател остава захранващо ниво на постоянен ток или положителен, докато (-) напрежението на щифта остава под нивото на напрежение на референтния щифт (+).

Алтернативно, веднага щом (-) волтажът на щифта стане по-висок от (+) напрежението, изходът бързо се превръща в отрицателен или се изключва на 0V.