Πώς να χρησιμοποιήσετε έναν ενισχυτή ως κύκλωμα σύγκρισης

Πώς να χρησιμοποιήσετε έναν ενισχυτή ως κύκλωμα σύγκρισης

Σε αυτήν την ανάρτηση μαθαίνουμε διεξοδικά πώς να χρησιμοποιούμε οποιοδήποτε opamp ως συγκριτικό σε ένα κύκλωμα για τη σύγκριση διαφορικών εισόδου και την παραγωγή των αντίστοιχων εξόδων.



Τι είναι το Op amp Comparator

Ήμαστε χρησιμοποιώντας ένα op amp IC πιθανώς από τότε που ξεκινήσαμε να μαθαίνουμε ηλεκτρονικά, αναφέρομαι σε αυτό το υπέροχο μικρό IC 741, μέσω του οποίου σχεδόν κάθε σχεδίαση κυκλωμάτων που βασίζεται σε συγκριτικά γίνεται εφικτό.

Εδώ συζητάμε ένα από τα απλά κυκλώματα εφαρμογής αυτού του IC όπου βρίσκεται διαμορφωμένο ως συγκριτικό , δεν αποτελεί έκπληξη ότι οι ακόλουθες εφαρμογές μπορούν να τροποποιηθούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους σύμφωνα με τις προτιμήσεις του χρήστη.





Όπως υποδηλώνει το όνομα, το συγκριτικό opamp αναφέρεται στη λειτουργία σύγκρισης μεταξύ ενός συγκεκριμένου συνόλου παραμέτρων ή μπορεί να είναι μόνο μερικά μεγέθη όπως στην περίπτωση.

Δεδομένου ότι στα ηλεκτρονικά ασχολούμαστε κυρίως με τάσεις και ρεύματα, αυτοί οι παράγοντες γίνονται οι μοναδικοί παράγοντες και χρησιμοποιούνται για τη λειτουργία ή τη ρύθμιση ή τον έλεγχο των διαφόρων εξαρτημάτων που εμπλέκονται.



Στην προτεινόμενη σχεδίαση συγκριτή op amp, βασικά χρησιμοποιούνται δύο διαφορετικά επίπεδα τάσης στις ακίδες εισόδου για τη σύγκριση τους, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

πώς να ρυθμίσετε τις καρφίτσες εισόδου op amp για σύγκριση τάσης

Θυμηθείτε, η τάση στους κωδικούς εισόδου δεν πρέπει να υπερβεί το επίπεδο παροχής DC του OP AMP, ΣΤΗΝ ΠΑΡΟΥΣΑ ΕΙΚΟΝΑ ΔΕΝ ΥΠΑΡΧΕΙ +12 V

Οι δύο ακροδέκτες εισόδου ενός ενισχυτή ονομάζονται αντιστροφή (με το σύμβολο μείον) και ο μη αναστρέψιμος ακροδέκτης (με το σύμβολο συν) γίνονται οι αισθητήρες εισόδου του ενισχυτή.

Όταν χρησιμοποιείται ως συγκριτικό, ένας από τους ακροδέκτες από τους δύο εφαρμόζεται με σταθερή τάση αναφοράς ενώ ο άλλος πείρος τροφοδοτείται με την τάση της οποίας το επίπεδο πρέπει να παρακολουθείται, όπως φαίνεται παρακάτω.

πώς να προσθέσετε σταθερή αναφορά στο op amp

Η παρακολούθηση της παραπάνω τάσης γίνεται με αναφορά στην σταθερή τάση που έχει εφαρμοστεί στον άλλο συμπληρωματικό πείρο.

Επομένως, εάν η τάση που θα παρακολουθείται υπερβαίνει ή πέφτει κάτω από την σταθερή τάση κατωφλίου αναφοράς, η έξοδος επαναφέρει την κατάσταση ή αλλάζει την αρχική της κατάσταση ή αλλάζει την πολικότητα της τάσης εξόδου.

Επίδειξη βίντεο

https://youtu.be/phPVpocgpaI

Πώς λειτουργεί το Opamp Comparator

Ας αναλύσουμε την παραπάνω εξήγηση μελετώντας το παρακάτω παράδειγμα κυκλώματος ενός διακόπτη αισθητήρα φωτός.

Κοιτάζοντας το διάγραμμα κυκλώματος βρίσκουμε το κύκλωμα διαμορφωμένο με τον ακόλουθο τρόπο:

Μπορούμε να δούμε ότι ο ακροδέκτης # 7 του opamp που είναι ο πείρος τροφοδοσίας + είναι συνδεδεμένος με τη θετική ράγα, παρόμοια με τον ακροδέκτη # 4 που είναι ο αρνητικός πείρος τροφοδοσίας είναι συνδεδεμένος με την αρνητική ή μάλλον μηδενική ράγα τροφοδοσίας του τροφοδοτικού .

Το παραπάνω ζεύγος ακίδων τροφοδοτεί το IC έτσι ώστε να μπορεί να συνεχίσει με τις προβλεπόμενες λειτουργίες του.

Τώρα, όπως συζητήθηκε προηγουμένως, ο πείρος # 2 του IC συνδέεται στη διασταύρωση δύο αντιστάσεων των οποίων τα άκρα συνδέονται με θετικές και αρνητικές ράγες τροφοδοσίας.

Αυτή η διάταξη των αντιστάσεων ονομάζεται δυνητικός διαχωριστής, που σημαίνει ότι το δυναμικό ή το επίπεδο τάσης στη διασταύρωση αυτών των αντιστάσεων θα είναι περίπου το μισό της τάσης τροφοδοσίας, οπότε εάν η τάση τροφοδοσίας είναι 12, η ​​σύνδεση του δυνητικού δικτύου διαχωριστή θα να είναι 6 βολτ και ούτω καθεξής.

Εάν η τάση τροφοδοσίας είναι καλά ρυθμισμένη, το παραπάνω επίπεδο τάσης θα είναι επίσης καλά σταθερό και ως εκ τούτου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τάση αναφοράς για τον πείρο # 2.

Συνεπώς, αναφερόμενος στην τάση σύνδεσης των αντιστάσεων R1 / R2, αυτή η τάση γίνεται η τάση αναφοράς στον πείρο # 2 που σημαίνει ότι το IC θα παρακολουθεί και θα ανταποκρίνεται σε οποιαδήποτε τάση που μπορεί να υπερβαίνει αυτό το επίπεδο.

Η ανιχνευτική τάση που πρέπει να παρακολουθείται εφαρμόζεται στον ακροδέκτη # 3 του IC, στο παράδειγμά μας είναι μέσω ενός LDR. Ο πείρος # 3 συνδέεται στη διασταύρωση του πείρου LDR και ενός προκαθορισμένου τερματικού.

Αυτό σημαίνει ότι αυτή η διασταύρωση γίνεται πάλι ένας δυνητικός διαχωριστής, του οποίου το επίπεδο τάσης αυτή τη στιγμή δεν είναι σταθερό επειδή η τιμή LDR δεν μπορεί να καθοριστεί και θα ποικίλλει ανάλογα με τις συνθήκες φωτισμού περιβάλλοντος.

Τώρα ας υποθέσουμε ότι θέλετε το κύκλωμα να ανιχνεύσει την τιμή LDR σε κάποιο σημείο λίγο μόλις πέσει το σούρουπο, ρυθμίζετε την προεπιλογή έτσι ώστε η τάση στον ακροδέκτη # 3 ή στη διασταύρωση του LDR και η προεπιλογή να διασχίζει ακριβώς πάνω από το σημάδι 6V.

Όταν συμβαίνει αυτό, η τιμή αυξάνεται πάνω από την σταθερή αναφορά στον πείρο # 2, αυτό ενημερώνει το IC για την τάση αίσθησης που αυξάνεται πάνω από την τάση αναφοράς στον πείρο # 2, αυτό αντιστρέφει αμέσως την έξοδο του IC που αλλάζει σε θετικό από την αρχική του μηδενική τάση θέση.

Η παραπάνω αλλαγή στην κατάσταση του IC από μηδέν σε θετική, ενεργοποιεί τη φάση του οδηγού ρελέ που ανάβει το φορτίο ή τα φώτα που μπορεί να συνδεθούν με τις σχετικές επαφές του ρελέ.

Θυμηθείτε, οι τιμές των αντιστάσεων που συνδέονται με τον πείρο # 2 μπορούν επίσης να αλλάξουν για την αλλαγή του ορίου ανίχνευσης του πείρου # 3, οπότε όλες εξαρτώνται μεταξύ τους, δίνοντάς σας μια ευρεία γωνία παραλλαγής των παραμέτρων του κυκλώματος.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό των R1 και R2 είναι ότι αποφεύγει την ανάγκη χρήσης τροφοδοσίας διπλής πολικότητας καθιστώντας τη σχετική διαμόρφωση πολύ απλή και τακτοποιημένη.

Αντικατάσταση της παραμέτρου ανίχνευσης με την παράμετρο ρύθμισης

Όπως φαίνεται παρακάτω, η παραπάνω επεξηγούμενη απόκριση λειτουργίας μπορεί να αντιστραφεί με την εναλλαγή των θέσεων ακίδων εισόδου του IC ή, εξετάζοντας μια άλλη επιλογή όπου αλλάζουμε μόνο τις θέσεις του LDR και της προεπιλογής.

Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο συμπεριφέρεται κάθε βασικό opamp όταν διαμορφώνεται ως συγκριτικό.

Συνοψίζοντας μπορούμε να πούμε ότι σε οποιονδήποτε συγκριτή βασισμένο σε opamp, πραγματοποιούνται οι ακόλουθες λειτουργίες:

Πρακτικό παράδειγμα # 1

1) Όταν εφαρμόζεται ο αναστρέψιμος πείρος (-) αναφοράς σταθερής τάσης και ο μη αναστρέψιμος πείρος εισόδου (+) υπόκειται σε μεταβαλλόμενη ανίχνευση τάσης, η έξοδος του opamp παραμένει 0V ή αρνητική όσο το (+) η τάση του πείρου παραμένει κάτω από το επίπεδο τάσης πείρου αναφοράς (-).

Εναλλακτικά μόλις η τάση του πείρου (+) φτάσει υψηλότερα από την τάση (-), η έξοδος μετατρέπεται γρήγορα στη θετική στάθμη DC.

Παράδειγμα # 2

1) Αντίστροφα, όταν εφαρμόζεται ο μη αναστρέψιμος πείρος (+) μίας αναφοράς σταθερής τάσης και ο αναστρέψιμος (-) πείρος εισόδου υποβάλλεται σε μεταβαλλόμενη τάση ανίχνευσης, η έξοδος του opamp παραμένει επίπεδο DC τροφοδοσίας ή θετικό όσο η τάση πείρου (-) παραμένει κάτω από το επίπεδο τάσης πείρου αναφοράς (+).

Εναλλακτικά μόλις η τάση του πείρου (-) υπερβεί την τάση (+), η έξοδος μετατρέπεται γρήγορα αρνητική ή απενεργοποιείται στα 0V.




Προηγούμενο: Σπιτικό κύκλωμα μετατροπέα ισχύος 2000 VA Επόμενο: Πώς να φτιάξετε ένα κύκλωμα ενισχυτή τηλεφώνου