Comparator Circuit

op-amp Tutorial innehåller:
introduktion kretsar sammanfattning inverterande förstärkare summering förstärkare icke-inverterande förstärkare variabel förstärkning förstärkare högpass aktivt filter lågpass aktivt filter Bandpass filter Notch filter Comparator Schmitt trigger Multivibrator Bistable Integrator Differentiator Wien bridge oscillator fasskift oscillator

kretsar som jämför två spänningar och ger en digital utgång beroende på jämförelsen av de två spänningarna används ofta inom elektronisk kretsdesign.

för en komparatorkrets behövs en högförstärkningsförstärkare så att även små förändringar på ingången resulterar i att utgångsnivån växlar ordentligt.

operationsförstärkare används i många elektroniska kretsdesigner, men specifika komparatorchips ger mycket bättre prestanda.

Komparatortillämpningar

det finns väldigt många användningsområden för komparatorkretsar inom elektronisk kretsdesign.

det är ofta nödvändigt att kunna upptäcka en viss spänning och byta en krets enligt den spänning som har detekterats.

ett exempel kan vara för användning i en temperaturavkänningskrets. Detta kan ge en variabel spänning beroende på temperaturen. Det kan vara nödvändigt att slå på värmen när temperaturen sjunker under en given punkt och detta kan uppnås genom att använda en komparator för att känna av när spänningen proportionell mot temperaturen har fallit under ett visst värde.

för dessa och många andra användningsområden kan en krets som kallas komparator användas.

Vad är en komparator?

som namnet komparator antyder används dessa elektroniska komponenter och kretsar för att jämföra två spänningar.

När en är högre än den andra är komparatorkretsutgången i ett tillstånd, och när ingångsförhållandena vänds, växlar komparatorutgången till det andra tillståndet.komparatorn essential består av en förstärkare med hög förstärkning som har en differentiell ingång – en inverterande ingång och en icke-inverterande ingång.

När det gäller drift växlar komparatorn mellan hög och låg beroende på ingångarnas tillstånd. Om den icke inverterande ingången är högre än den inverterande, är utgången hög. Om den icke-inverterande ingången är lägre än den inverterande är utgången hög.

komparatorer och op-förstärkare

även om det är lätt att använda en operationsförstärkare som komparator, särskilt när det kan var lätt att använda en om ett chip som innehåller flera op-förstärkare har en reservdel. Det är dock inte alltid lämpligt att anta detta tillvägagångssätt. Op amp kanske inte alltid fungerar korrekt, eller det kanske inte ger optimal prestanda. Med det sagt, när applikationen inte kräver, är det alltid frestande att använda dessa elektroniska komponenter eftersom de kanske redan är tillgängliga.

prestanda för komparatorchips och op-förstärkare är helt annorlunda i ett antal aspekter:

• Op amp-spärr: under vissa förhållanden, särskilt när en op-förstärkare drivs hårt, är det möjligt för den att låsa upp, dvs även när ingången ändras, förblir utmatningen densamma. Komparatorer är utformade för att fungera i detta läge och bör aldrig låsa upp.

  detta är ett nyckelområde där användning av en komparator snarare än en op amp kan vara en distinkt fördel.

• Open loop operation: operationsförstärkare är konstruerade för att användas i ett slutet loop-läge och deras krets är optimerad för denna typ av scenario. Deras funktion karakteriseras inte i öppet loop-läge.

• Digital vs analog: operationsförstärkare är väsentliga analoga komponenter och deras interna kretsar är utformade för att fungera i denna region. Komparatorer är utformade för att användas som en logisk funktion, dvs. i ett digitalt läge.

  detta innebär att operationsförstärkare är bäst när de arbetar i ett analogt läge med utgången som inte träffar skenorna, medan komparatorer inte är så bra att arbeta i ett linjärt läge och är mycket bättre att arbeta med logiska nivåer.

• utgångssteg: utgångsstegen för operationsförstärkare och komparatorer är mycket olika. Vanligtvis har operationsförstärkare en linjär utgång, som ofta arbetar på ett komplementärt symmetri sätt för att ge optimal linjär prestanda för utgången.

  komparatorer har ofta en öppen kollektorutgång som är lämplig för körning i digitala gränssnitt. De är utformade för att samverka med logiska kretsar, vilket ger en logisk ingång från en jämförelse av analoga spänningar.

  

• svarstider: komparatorer är optimerade för att ge mycket snabba svars-och omkopplingstider. Slew priser är snabba och ger optimal prestanda.

  operationsförstärkare är inte optimerade för dessa egenskaper. De tenderar att vara mycket långsammare elektroniska komponenter optimerade för linjär Drift snarare än hastighet.

• Utgångsspänning& mättnadsspänning: komparatorer kan vanligtvis köra till inom små gränser för järnvägsspänningarna. Detta krävs för god växling av logiska kretsar. Op-förstärkare kommer inte att kunna köra hårt till skenorna eftersom de har en viss mättnadsspänning – detta kan leda till dålig omkoppling av logiska kretsar.

med tanke på dessa faktorer är det alltid att föredra att använda ett komparatorchip där denna typ av operation planeras.

operationsförstärkare komparator

det är möjligt att använda en op-förstärkare som komparator eftersom den uppfyller de grundläggande kraven för funktionen.

i drift går operationsförstärkaren in i positiv eller negativ mättnad beroende på ingångsspänningarna. Eftersom förstärkningen av operationsförstärkaren i allmänhet överstiger 100 000 kommer utgången att bli mättad när ingångarna bara är fraktioner av en millivolt från varandra.

även om op-förstärkare används i stor utsträckning som komparator, är speciella komparatorchips mycket bättre.

dessa specifika komparatorchips erbjuder mycket snabba omkopplingstider, långt över de som erbjuds av de flesta op-förstärkare som är avsedda för mer linjära applikationer. Typiska svänghastigheter ligger i området flera tusen volt per mikrosekund, även om oftare siffror för förökningsfördröjning Citeras.

en typisk komparatorkrets kommer att ha en av ingångarna som hålls vid en given spänning. Detta kan ofta vara en potentiell delare från en tillförsel eller referenskälla. Den andra inmatningen tas till den punkt som ska avkännas.

inom detta diagram genereras omkopplingsspänningen av den potentiella delaren bestående av R1 och R2. Detta ställer in spänningen vid en ingång på komparatorn-i detta fall inverteringsingången. Den icke-inverterande ingången på denna krets är ansluten till den punkt som kräver avkänning. När spänningen på denna punkt stiger över referensspänningen kommer utmatningen från komparatorn att gå högt, och när den faller under referensspänningen kommer utmatningen att gå låg.

typiskt kommer komparatorn att drivas från samma spänningsskenor som systemets. För 5V logik komparatorn skulle typiskt drivas från en 5V skena.

op amp comparator notes

p>det finns ett antal punkter att komma ihåg när du använder komparatorkretsar. Det finns vissa skillnader mellan de normala operationsförstärkarkretsarna och komparatorkretsarna som måste beaktas under någon elektronisk kretsdesign.

• se till att differentialingången inte överskrids: eftersom det inte finns någon återkoppling kommer de två ingångarna till kretsen att vara vid olika spänningar. Följaktligen är det nödvändigt att säkerställa att den maximala differentiella ingången inte överskrids. Alla möjligheter i kretstillståndet bör övervägas vid det elektroniska kretsdesignstadiet.
• Input aktuell förändring: Återigen som ett resultat av bristen på feedback kommer belastningen som komparatorn presenterar till källan att förändras. Särskilt när kretsen ändras kommer det att finnas en liten ökning av ingångsströmmen. För de flesta kretsar är detta inte ett problem, men om källimpedansen är hög kan det leda till några ovanliga svar. Detta bör beaktas under den elektroniska kretsdesignen.
• Insignalbrus: det största problemet med denna krets är att nya övergången punkt, även små mängder av buller kommer att orsaka utgången att växla fram och tillbaka. Således nära övergångspunkten kan det finnas flera övergångar vid utgången och detta kan ge upphov till problem någon annanstans i den totala kretsen. Lösningen på detta är att använda en Schmitt Trigger.
  Läs mer om . . . . Schmitt trigger krets.

• där komparatorfunktionen krävs är det bäst att använda komparatorchip: där en komparatorfunktion krävs är det alltid att föredra att använda ett komparatorchip om det är möjligt. Om en av dessa elektroniska komponenter inte är tillgänglig och en op-förstärkare måste användas, var försiktig så att du inte överbelastar ingången så att spärren uppstår.

användning av ett komparatorchip

När det finns behov av en komparatorkrets är det alltid bäst att välja ett specifikt komparatorchip som grund för kretsen.

Komparatorchips är mycket bättre på att hantera växling mellan två värden och kan ofta ha utgångssteg som lättare kan samverka med logik än analoga operationsförstärkare.

När det gäller grundkretsoperationen är huvudskillnaden att de flesta komparatorer har en öppen kollektorutgång och kräver ett externt dragmotstånd eller annan cirkulation.

operationsförstärkare är mycket billiga och mycket allmänt tillgängliga. Komparatorer är inte riktigt så billiga och inte riktigt lika fritt tillgängliga eftersom dessa elektroniska komponenter tenderar att användas lite mindre och kan vara lite dyrare, men inte mycket så. Det borde inte finnas några problem med att använda dem.

fler kretsar & kretsdesign:
op Amp grunderna Op Amp kretsar strömförsörjningskretsar Transistor design Transistor Darlington Transistor kretsar FET kretsar krets symboler
återgå till krets Design meny . . .