Операционен усилвател като верига за сравнение и работна работа

Операционен усилвател като верига за сравнение и работна работа

Като цяло сравнителните устройства се класифицират в различни типове, като електрически сравнители, електронни сравнители, механични сравнители, оптични сравнители, сравнителни устройства за сигма, пневматични сравнители, цифрови сравнителни устройства и т.н. Тези сравнителни вериги обикновено се използват при проектирането на електрически и проекти за електроника . В тази статия ние обсъждаме как да използваме операционен усилвател като схема за сравнение и работната работа на операционния усилвател като схема за сравнение. Но преди всичко трябва да знаем какво е операционен усилвател и сравнителна схема.



Операционен усилвател

Операционен усилвател

Операционен усилвател

Свързаният с постоянен ток електронен усилвател на напрежение с висока печалба, който се състои от два входни терминала, е показан на фигурата. Диференциалният вход се подава към двата входни терминала (инвертиращ входен терминал и неинвертиращ входен терминал) на операционния усилвател и той произвежда единичен изходен потенциал на терминала Vout. По този начин потенциалната разлика, подавана към двата му входни терминала, се усилва за получаване на усилен изход. Този усилен изход е равен на стотици хиляди пъти разлика между входните сигнали.






Изходът на усилвателя може да бъде даден като

Vout = AOL (V + - V-)



Където,

  • AOL е усилване с отворен цикъл на усилвателя
  • V + е неинвертиращият вход на усилвателя
  • V- е инвертиращият вход на усилвателя

Въпреки че има различни видове операционни усилватели , 741 операционни усилватели често се използват като схема за сравнение в няколко електронни вериги.


Сравнителна схема

Устройството, което се състои от два входни терминала, в които референтен входен сигнал се подава към един терминал, а действителната стойност на сигнала се подава към друг терминал. След това на изходния терминал се генерира изходен сигнал въз основа на разликата между двата входни сигнала, подадени към двата входни терминала. Този генериран изходен сигнал е 0 (нисък) или 1 (висок).

В електрическата и електронната терминология устройството, използвано за сравняване на два сигнала за напрежение или токови сигнали, които се подават към двата аналогови входни терминала, като по този начин произвежда един двоичен цифров изходен сигнал, за да посочи по-големия входен сигнал, се нарича като верига за сравнение .

Сравнителна схема

Сравнителна схема

Двата терминала за аналогов вход са представени като V + (Vin) и V- (Vref) в горната схема за сравнение. Цифровият изход се генерира на изходния терминал V0 (Vout). Изходният сигнал на веригата за сравнение се дава от

Ако V +> V- (Vin е по-голямо от Vref), тогава V0 = 1 и
Ако V +

Като цяло сравнителите се използват в устройствата като релаксационни осцилатори, аналогово-цифрови преобразуватели (ADC), а също и в устройствата, които се използват за измерване на аналогови сигнали. Компараторите се състоят от диференциални усилватели с висок коефициент на усилване и можем да използваме операционен усилвател като схема за сравнение.

Операционен усилвател като компаратор

741 операционни усилватели са основни операционни усилватели, които могат да се използват като схема за сравнение в много електронни схеми. Например, ако разгледаме a превключвател с контролирана температура след това се извършва превключваща операция въз основа на температурата. Ако действителната стойност на температурата надвишава предварително зададената референтна стойност на температурата, тогава съответно се създава изходно напрежение (ниско или високо) от температурния сензор.

Ако разгледаме основното устройство за сравнение, тогава ще има промени в честотата на напрежението, причинени от шума. Този проблем е необходим, за да се разгледа в случай на операционни усилватели, които са специално проектирани като сравнителни вериги. Този шум се получава, когато входният сигнал за напрежение и сигналът за референтно напрежение са близо един до друг.

Операционен усилвател като верига за сравнение

Операционен усилвател като верига за сравнение

Вариациите на високочестотното напрежение са причинени поради случайния характер на шума, поради което в бързи последователности напрежението на входния сигнал става по-голямо или по-малко от референтното напрежение. По този начин изходният сигнал ще колебае между максималното си ниво на напрежение и минималното ниво на напрежение. Този проблем може да бъде намален чрез прилагане хистерезис . Можем да регулираме пропастта на хистерезиса в схемата на веригата на спусъка на Schmitt, като прилагаме хистерезис към верига за сравнение на операционен усилвател, използвайки положителна обратна връзка. Фигурата показва операционен усилвател като сравнителна схема с хистерезис.

Операционен усилвател като работа на веригата за сравнение

По принцип изходът на Op усилвател се колебае положително и отрицателно до екстремно напрежение, което е приблизително равно на захранващите потенциали. Ако 741 на усилвател е свързан към +/- 18V, тогава максималното изходно напрежение е дадено като +/- 15V. Това се дължи на изключително голямото усилване на отворения контур на операционния усилвател (10 000 до 1 милион). По този начин, ако +/- 150 микроволта разлика в напрежението се създаде от който и да е вход, тогава той ще се усили приблизително с един милион пъти и изходът се задвижва в насищане. По този начин изходът остава на максимална или минимална стойност.

Операционен усилвател като работна операционна схема на компараторна схема

Операционен усилвател като работна операционна схема на компараторна схема

Докато използвате операционния усилвател като сравнителен инструмент в инструментариума, отвореният контур може да се използва за сравняване на двете напрежения. Следователно, в зависимост от разликата между стойността на входното напрежение и референтната стойност на напрежението, изходният Vout ще бъде равен на максималната висока стойност или минималната ниска стойност (стойността на входното напрежение ще бъде по-голяма или по-малка от референтната стойност на напрежението малко на микро волта).

Референтното напрежение се подава към неинвертиращия входен терминал на операционния усилвател, а променливото напрежение се подава към инвертиращия входен терминал на операционния усилвател. Помислете за схемата за сравнение на операционния усилвател, показана на фигурата, ако напрежението, подавано към щифт 2, е по-голямо от референтното напрежение, подадено към щифт 3, тогава изходното напрежение става ниско и е малко по-голямо от –Vs. Ако напрежението, подавано към щифт 2, е по-малко от референтното напрежение, подадено към щифт 3, тогава изходното напрежение става високо и е незначително по-малко от + Vs.

Има много операционни усилватели, предназначени за работа на компаратори, тези схеми за сравнение на операционни усилватели се използват за сравнения с висока скорост. Изходното състояние на тези схеми за сравнение на операционния усилвател се променя за по-малко от 1 микросекунда. Но тези високоскоростни сравнителни схеми за сравнение на операционни усилватели консумират повече енергия в зависимост от скоростта на сравнение. Въз основа на скоростта на сравненията и количеството консумирана енергия, тези компаратори се класифицират в различни типове. Конкретният компаратор за операционни усилватели може да се използва за конкретно приложение в зависимост от необходимата скорост и / или консумация на енергия .

Приложение на Op Amp като компаратор в практически електронни схеми

Системата за наблюдение на влажността на температурата на почвата, базирана на безжични сензорни мрежи, използващи Проект Arduino е предназначен за разработване на автоматична напоителна система, която контролира работата на превключването (включване и изключване) на двигателя на помпата чрез определяне на съдържанието на влага в почвата.

Системата за наблюдение на влажността на температурата на почвата, базирана на безжични сензорни мрежи, използващи Arduino от Edgefxkits.com

Системата за наблюдение на влажността на температурата на почвата, базирана на безжични сензорни мрежи, използващи Arduino от Edgefxkits.com

Сензорното устройство разпознава влагата на почвата и съответният сигнал се подава към дъската Arduino. Това се постига с помощта на операционен усилвател като сравнителна верига, действащ като интерфейс между сензорното устройство и микроконтролера. Въз основа на сигнала, получен от сензорното устройство, водната помпа се задейства. LCD дисплеят се използва за показване на състоянието на съдържанието на влага в почвата и водната помпа.

Освен това може да се предостави техническа помощ въз основа на вашите запитвания, публикувани в раздела за коментари по-долу. Можете да изтеглите нашата безплатна електронна книга на проектиране на проекти за електроника сам.

Знаете ли някакви вградени системни приложения, в които операционният усилвател се използва като схема за сравнение?