Vertailupiirin toiminta ja sovellukset

Vertailupiirin toiminta ja sovellukset

Yleensä elektroniikassa vertailijaa käytetään kahden jännitteen vertailuun tai virrat, jotka annetaan vertailijan kahdessa tulossa. Tämä tarkoittaa, että se vie kaksi tulojännitettä, vertaa niitä sitten ja antaa differentiaalisen lähtöjännitteen joko korkealle tai matalalle tasolle. Vertailijaa käytetään havaitsemaan, milloin mielivaltaisesti vaihteleva tulosignaali saavuttaa viitetason tai määritetyn kynnystason. Vertailija voidaan suunnitella käyttämällä erilaisia ​​komponentteja, kuten diodit, transistorit, op-vahvistimet . Vertailijat löytävät monista sähköisistä sovelluksista, joita voidaan käyttää logiikkapiirien ohjaamiseen.



Vertailusymboli

Vertailusymboli

Op-Amp vertailijana

Kun katsomme tarkasti vertailusymbolia, tunnistamme sen symboliksi Op-Amp (operatiivinen vahvistin) symboli, joten mikä tekee tästä vertailusta poikkeavan op-vahvistimesta, Op-Amp on suunniteltu vastaanottamaan analogiset signaalit ja antamaan analoginen signaali, kun taas vertailija antaa vain digitaalisen signaalin, vaikka tavallista Op-vahvistinta voitaisiin käyttää Vertailijoita (operatiivisia vahvistimia, kuten LM324, LM358 ja LM741, ei voida käyttää suoraan jännitteen vertailupiireissä.






Op-Ampeeria voidaan usein käyttää jännitteen vertailijoina, jos diodi tai transistori lisätään vahvistimen lähtöön), mutta todellisella vertailulaitteella on suunniteltu nopeampi kytkentäaika verrattuna monikäyttöisiin Op-Ampeereihin. Siksi voimme sanoa, että vertailija on modifioitu Op-Amps-versio, joka on erityisesti suunniteltu antamaan digitaalinen lähtö.

Op-amp- ja Comparator Output -piirien vertailu

Op-amp: n ja vertailijan lähtöpiirien vertailu



Perusvertailupiirin toiminta

Vertailupiiri toimii yksinkertaisesti ottamalla kaksi analogista tulosignaalia, vertaamalla niitä ja tuottamalla sitten looginen ulostulo korkea “1” tai matala “0”.

Ei kääntyvä vertailupiiri

Kääntämätön vertailupiiri

Antamalla analogisen signaalin komparaattori + -tuloon, jota kutsutaan 'ei-käänteiseksi' ja - tuloksi, jota kutsutaan 'käänteiseksi', vertailupiiri vertaa näitä kahta analogista signaalia, jos ei-invertoivan tulon analogiatulo on suurempi kuin kääntäen tuotoksen kääntyy loogiseksi korkeaksi ja tämä tekee avoin kollektoritransistori Q8 yllä olevassa LM339-vastaavassa piirissä kytkeytymään päälle. Kun ei-käänteisen analogiatulo on pienempi kuin käänteisen tulon analogitulo, vertailulähtö kääntyy loogisesti matalaksi.

Tämä saa Q8-transistorin sammumaan. Kuten yllä olevasta LM339-vastaavasta piirikuvasta on nähty, LM339 käyttää ulostulossaan avointa kollektoritransistoria Q8, joten meidän on käytettävä 'Ylösveto' vastus joka on kytketty Q8-kollektorijohtimeen Vcc: n kanssa, jotta tämä Q8-transistori toimisi. LM339-tietolomakkeen mukaan suurin virta, joka voisi kulkea tällä Q8-transistorilla (ulostulon uppoamisvirta), on noin 18 mA. V- voidaan laskea seuraavasti.


V- = R2. Vcc / (R1 + R2)

Vertailijan ei-invertoiva tulo on kytketty 10 K: n potentiometriin, joka muodostaa myös jännitteenjakajan piirin, jossa voisimme säätää V + -jännitteen aloituksen Vcc: stä 0 volttiin. Ensinnäkin, kun V + on yhtä suuri kuin Vcc, vertailulähtö kääntyy loogiseen korkeuteen (Vout = Vcc), koska V + on suurempi kuin V-.

Tämä kytkee Q8-transistorin pois päältä ja LED sammuu. Kun jännite V + putoaa V-volttia, vertailulähtö kääntyy loogisesti matalaksi (Vout = GND) ja tämä kytkee Q8-transistorin PÄÄLLE ja LED syttyy.

Vaihtamalla analogiatuloa R1- ja R2-jännitteenjakaja, jotka on kytketty ei-invertoivaan tuloon (V +) ja potentiometri kytketty käänteiseen tuloon (V-), saadaan päinvastainen tulos.

Käänteinen vertailupiiri

Käänteinen vertailupiiri

Jälleen jännitteenjakajan periaatetta käytettäessä ei-invertoivan tulon (V +) jännite on noin V-volttia, joten jos aloitamme invertoivan tulojännitteen (V-) Vcc-volttilla, V + on pienempi kuin V-, tämä tekee Q8-transistorin PÄÄLLE vertailulähtö kääntyy loogisesti matalaksi. Kun säädämme V- alaspäin, palaa V +. Sitten Q8-transistori pois päältä vertailulähtö kääntyy loogiseen korkeuteen, koska V + on nyt suurempi kuin V- ja LED sammuu.

Vertailijan käyttö käytännöllisissä elektroniikkapiireissä

Maaperän kosteudenvalvontajärjestelmä, joka perustuu Arduinoa käyttäviin langattomiin anturiverkkoihin

kosteuden seurantajärjestelmä Arduino-projektin avulla langattomiin anturiverkkoihin perustuva maaperä on suunniteltu automaattisen kastelujärjestelmän kehittämiseksi, joka voi ohjata pumpun moottorin kytkentätoimintoa (päälle / pois) maaperän kosteuspitoisuuden mukaan.

Kosteuden seurantajärjestelmä

Kosteuden seurantajärjestelmä

Kosteusanturi tunnistaa maaperän kosteuden ja Arduino-levylle annetaan sopiva signaali. Vertailija vertaa kosteustasosignaaleja ennalta määritettyyn vertailusignaaliin. Sitten se lähettää signaalin mikro-ohjaimelle. Anturijärjestelystä ja vertailusignaalista vastaanotetun signaalin perusteella vesipumppua käytetään. LCD-näyttöä käytetään maaperän kosteuspitoisuuden ja vesipumpun tilan näyttämiseen.

Sykesensorin piiri

Heartrate Monitor -sirun järjestelmän toteutus

Heartrate Monitor -sirun järjestelmän toteutus

HRM-2511E-sykesensori on 4 op-vahvistinta. Neljää Opampia käytetään jännitteen vertailijana. Analoginen PPG-signaali syötetään positiiviseen tuloon ja negatiivinen tulo sidotaan vertailujännitteeseen (VR). VR: n suuruus voidaan asettaa missä tahansa välillä 0 ja Vcc potentiometrin P2 kautta (esitetty yllä). Joka kerta, kun PPG-pulssiaalto ylittää kynnysjännitteen VR, vertailijan ulostulo nousee korkealle. Siten tämä järjestely tarjoaa ulostulon digitaalisen pulssin, joka on synkronoitu sydämenlyöntiin. Pulssin leveys määräytyy myös kynnysjännitteen VR avulla.

Savuhälytyspiiri

Savuhälytyspiiri

Savuhälytyspiiri

valodiodit lähettävät valoa, jonka valotransistorit Q1 ja Q2 havaitsevat. Yläosa on sinetöity ja siten transistorin Q1 toimintapiste ei muutu. Tätä toimintapistettä käytetään vertailun vertailukohtana. Kun savu tulee alemmalle alueelle, valotransistorin Q2 toimintapiste muuttuu, mikä johtaa jännitteen Vin muutokseen perustason (ei savua) arvosta Vin (ei_savua). -transistori pienenee, koska alueelle tulee savua, kantavirta pienenee ja jännite Vin kasvaa perusarvosta (ei savua) Vin (ei_savua). Kun jännite Vin ylittää Vref: n, vertailijan lähtö vaihtuu VL: stä VH: hen laukaisemaan hälytyksen.

Toivon, että lukemalla tämän artikkelin olet saanut joitain perusteita ja työskennellyt vertailijan kanssa. Jos sinulla on kysyttävää tästä artikkelista tai viimeisen vuoden elektroniikka- ja sähköhankkeet kommentoi alla olevaan osioon. Tässä on kysymys sinulle, tiedätkö sulautettujen järjestelmien sovelluksia, joissa op-vahvistinta käytetään vertailupiirinä?