Comparator Circuit

op-amp Tutorial inkluderer:
introduktion Kredsløbsoversigt inverterende forstærker Summeringsforstærker ikke-inverterende forstærker variabel forstærkningsforstærker højpas aktivt filter lavpas aktivt filter Bandpass Filter Notch filter Comparator Schmitt trigger Multivibrator bistabil Integrator Differentiator brooscillator Faseskiftoscillator

kredsløb, der sammenligner to spændinger og giver en digital output afhængig af sammenligningen af de to spændinger, bruges ofte inden for elektronisk kredsløbsdesign.

for et komparatorkredsløb er der brug for en forstærker med høj forstærkning, så selv små ændringer på input resulterer i, at udgangsniveauet skifter fast.

driftsforstærkere bruges i mange elektroniske kredsløbsdesign, men specifikke komparatorchips giver langt bedre ydelse.

Komparatorapplikationer

der er meget mange anvendelser til komparatorkredsløb inden for elektronisk kredsløbsdesign.

det er ofte nødvendigt at kunne registrere en bestemt spænding og skifte et kredsløb i henhold til den spænding, der er blevet detekteret.

et eksempel kunne være til brug i et temperaturfølerkredsløb. Dette kan producere en variabel spænding afhængig af temperaturen. Det kan være nødvendigt at tænde for opvarmning, når temperaturen falder under et givet punkt, og dette kan opnås ved at bruge en komparator til at mærke, når spændingen, der er proportional med temperaturen, er faldet under en bestemt værdi.

til disse og mange andre anvendelser kan et kredsløb kendt som en komparator anvendes.

Hvad er en komparator?

som navnet komparator antyder, bruges disse elektroniske komponenter og kredsløb til at sammenligne to spændinger.

når den ene er højere end den anden, er komparatorkredsløbsudgangen i en tilstand, og når indgangsbetingelserne vendes, skifter komparatorudgangen til den anden tilstand.

komparatoren essential består af en forstærker med høj forstærkning, der har en differentiel indgang – en inverterende indgang og en ikke-inverterende indgang.

med hensyn til drift skifter komparatoren mellem høj og lav afhængig af indgangenes tilstand. Hvis den ikke-inverterende indgang er højere end den inverterende, er udgangen høj. Hvis den ikke-inverterende indgang er lavere end den inverterende, er udgangen høj.

komparatorer og op-forstærkere

mens det er let at bruge en operationsforstærker som komparator, især når det kan bruges som komparator, kan det være nødvendigt at bruge en vær let at bruge en, hvis en chip, der indeholder flere op-forstærkere, har en ekstra. Det er dog ikke altid tilrådeligt at anvende denne tilgang. Op-forstærkeren fungerer muligvis ikke altid korrekt, eller den giver muligvis ikke den optimale ydelse. Når det er sagt, når applikationen ikke er krævende, er det altid fristende at bruge disse elektroniske komponenter, fordi de muligvis allerede er tilgængelige.

udførelsen af komparatorchips og op-forstærkere er meget forskellig i en række aspekter:

• op amp latch-up: under nogle forhold, især når en op-forstærker køres hårdt, er det muligt for den at låse sig fast, dvs.selv når input ændres, forbliver output det samme. Komparatorer er designet til at fungere i denne tilstand og bør aldrig låse op.

  dette er et nøgleområde, hvor brug af en komparator snarere end en op-forstærker kan være en klar fordel.

• Open loop-drift: driftsforstærkere er designet til at blive brugt i lukket kredsløbstilstand, og deres kredsløb er optimeret til denne type scenarier. Deres funktion er ikke karakteriseret I open loop-tilstand.

• Digital vs Analog: driftsforstærkere er vigtige analoge komponenter, og deres interne kredsløb er designet til at fungere i denne region. Komparatorer er designet til at blive betjent som en logisk funktion, dvs.i en digital tilstand.

  dette betyder, at driftsforstærkere er bedst, når de fungerer i en analog tilstand, hvor udgangen ikke rammer skinnerne, mens komparatorer ikke er så gode til at fungere i en lineær tilstand og er langt bedre til at fungere med logiske niveauer.

• Outputtrin: outputtrinnene for driftsforstærkere og komparatorer er meget forskellige. Typisk driftsforstærkere har en lineær udgang, der ofte fungerer på en komplementær symmetri-måde for at give optimal lineær ydelse for output.

  komparatorer har ofte en åben kollektorudgang, der er egnet til kørsel i digitale grænseflader. De er designet til at interface med logiske kredsløb, hvilket giver en logisk indgang fra en sammenligning af analoge spændinger.

  

• responstider: komparatorer er optimeret til at give meget hurtig respons og skiftetider. Antallet af dræbte er hurtigt og giver optimal ydelse.

  driftsforstærkere er ikke optimeret til disse egenskaber. De har tendens til at være meget langsommere elektroniske komponenter optimeret til lineær drift snarere end hastighed.

• udgangsspænding& mætningsspænding: komparatorer er typisk i stand til at køre inden for små grænser for skinnespændingerne. Dette er nødvendigt for god omskiftning af logiske kredsløb. Op-forstærkere vil ikke være i stand til at køre hårdt til skinnerne, da de har en vis mætningsspænding – dette kan føre til dårlig omskiftning af logiske kredsløb.

i betragtning af disse faktorer foretrækkes det altid at anvende en komparatorchip, hvor denne type operation er planlagt.

Operational amplifier comparator

det er muligt at anvende en op amp som komparator, da den opfylder de grundlæggende krav til funktionen.

under drift går operationsforstærkeren i positiv eller negativ mætning afhængig af indgangsspændingerne. Da forstærkningen af driftsforstærkeren generelt vil overstige 100 000, vil udgangen løbe i mætning, når indgangene kun er fraktioner af en millivolt fra hinanden.

selvom op-forstærkere i vid udstrækning bruges som komparator, er specielle komparatorchips langt bedre.

disse specifikke komparatorchips tilbyder meget hurtige skiftetider, langt over dem, der tilbydes af de fleste op-ampere, der er beregnet til mere lineære applikationer. Mikrosekund, selvom der ofte citeres tal for udbredelsesforsinkelse.

et typisk komparator kredsløb vil have en af indgangene holdt ved en given spænding. Dette kan ofte være en potentiel skillevæg fra en forsynings-eller referencekilde. Det andet input er taget til det punkt, der skal mærkes.

inden for dette diagram genereres koblingsspændingen af den potentielle divider bestående af R1 og R2. Dette indstiller spændingen ved en indgang på komparatoren – i dette tilfælde den inverterende indgang. Den ikke-inverterende indgang på dette kredsløb er forbundet til det punkt, der kræver sensing. Når spændingen på dette punkt stiger over referencespændingen, vil komparatorens udgang gå højt, og når den falder under referencespændingen, vil udgangen gå lavt.

typisk vil komparatoren blive drevet fra de samme spændingsskinner som systemets. For 5V logik vil komparatoren typisk blive drevet fra en 5v skinne.

op amp comparator notes

p>der er en række punkter at huske, når du bruger komparator kredsløb. Der er nogle forskelle mellem de normale driftsforstærkerkredsløb og komparatorkredsløbene, der skal overvejes under ethvert elektronisk kredsløbsdesign.

• sørg for, at differentialindgangen ikke overskrides: da der ikke er nogen feedback, vil de to indgange til kredsløbet være ved forskellige spændinger. Det er derfor nødvendigt at sikre, at den maksimale differentielle indgang ikke overskrides. Alle muligheder for kredsløbstilstanden bør overvejes i det elektroniske kredsløbsdesign.
• Input nuværende ændring: Igen som følge af manglende feedback ændres belastningen, som komparatoren præsenterer til kilden. Især når kredsløbet ændres, vil der være en lille stigning i indgangsstrømmen. For de fleste kredsløb vil dette ikke være et problem, men hvis kildeimpedansen er høj, kan det føre til et par usædvanlige svar. Dette skal tages i betragtning under det elektroniske kredsløbsdesign.
• Indgangssignalstøj: det største problem med dette kredsløb er, at nyt omstillingspunktet, selv små mængder støj, får output til at skifte frem og tilbage. Således nær overgangsstedet kan der være flere overgange ved udgangen, og dette kan give anledning til problemer andre steder i det samlede kredsløb. Løsningen på dette er at bruge en Schmitt-Trigger.
  Læs mere om . . . . Schmitt udløser kredsløb.

• hvor komparatorfunktion er påkrævet, er det bedst at bruge komparatorchip: hvor en komparatorfunktion er påkrævet, foretrækkes det altid at bruge en komparatorchip, hvis det overhovedet er muligt. Hvis en af disse elektroniske komponenter ikke er tilgængelig, og der skal bruges en op-forstærker, skal du passe på ikke at overbelaste indgangen, så låsen opstår.

brug af en komparatorchip

når der er behov for et komparatorkredsløb, er det altid bedst at vælge en bestemt komparatorchip som basis for kredsløbet.

Komparatorchips er meget bedre til at håndtere skift mellem to værdier og kan ofte have outputtrin, der lettere kan interface med logik end analoge driftsforstærkere.

med hensyn til den grundlæggende kredsløbsoperation er hovedforskellen, at de fleste komparatorer har en åben kollektorudgang og kræver en ekstern pull-up modstand eller anden kredsløb.

operationelle forstærkere er meget billige og meget bredt tilgængelige. Komparatorer er ikke helt så billige og ikke helt så frit tilgængelige, da disse elektroniske komponenter har tendens til at blive brugt lidt mindre og kan være lidt dyrere, men ikke meget. Der bør ikke være problemer med at bruge dem.

flere kredsløb & kredsløbsdesign:
op amp basics op Amp kredsløb strømforsyning kredsløb Transistor design transistor Darlington Transistor kredsløb Fet kredsløb kredsløb symboler
Tilbage til kredsløb Design menu . . .