Обычно в электронике компаратор используется для сравнения двух напряжений или токи, заданные на двух входах компаратора. Это означает, что он берет два входных напряжения, затем сравнивает их и выдает дифференциальное выходное напряжение высокого или низкого уровня. Компаратор используется для измерения, когда произвольный входной сигнал достигает Варьирование уровня опорного или определенный пороговый уровень. Компаратор может быть разработан с использованием различные компоненты, такие как диоды, транзисторы, операционные усилители . Компараторы можно найти во многих электронных приложениях, которые могут использоваться для управления логическими схемами.

Символ компаратора

Операционный усилитель как компаратор

Когда мы внимательно посмотрим на символ компаратора, мы узнаем его как Операционный усилитель (операционный усилитель) символ, поэтому то, что отличает этот компаратор от операционного усилителя, операционный усилитель предназначен для приема аналоговых сигналов и вывода аналогового сигнала, тогда как компаратор будет выдавать только выходной сигнал в виде цифрового сигнала, хотя обычный операционный усилитель может использоваться в качестве Компараторы (операционные усилители, такие как LM324, LM358 и LM741, не могут использоваться непосредственно в схемах компаратора напряжения.

Операционные усилители часто могут использоваться в качестве компараторов напряжения, если к выходу усилителя добавлен диод или транзистор), но реальный компаратор разработан так, чтобы иметь более быстрое время переключения по сравнению с многоцелевыми операционными усилителями. Таким образом, можно сказать, что компаратор - это модифицированная версия операционных усилителей, специально разработанная для вывода цифрового сигнала.

Сравнение выходных схем операционного усилителя и компаратора

Сравнение выходной схемы ОУ и компаратора

Базовая схема работы компаратора

Схема компаратора работает, просто принимая два аналоговых входных сигнала, сравнивая их, а затем вырабатывая логический выход с высоким «1» или низким «0».

Схема неинвертирующего компаратора

Путем подачи аналогового сигнала на вход + компаратора, называемый «неинвертирующим», и - вход, называемый «инвертирующим», схема компаратора будет сравнивать эти два аналоговых сигнала, если аналоговый вход на неинвертирующем входе больше, чем аналоговый вход на инвертируя, тогда выход будет качаться до логического максимума, и это сделает транзистор с открытым коллектором Q8 на эквивалентной схеме LM339 выше, чтобы включить. Когда аналоговый вход на неинвертирующем входе меньше, чем аналоговый вход на инвертирующем входе, тогда на выходе компаратора будет низкий логический уровень.

Это выключит транзистор Q8. Как мы видели на изображении эквивалентной схемы LM339 выше, LM339 использует на выходе транзистор Q8 с открытым коллектором, поэтому мы должны использовать «Подтягивающий» резистор который подключен к выводу коллектора Q8 с Vcc, чтобы этот транзистор Q8 работал. Согласно таблице данных LM339, максимальный ток, который может протекать через этот транзистор Q8 (выходной ток стока), составляет около 18 мА. V- можно рассчитать следующим образом.

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

Неинвертирующий вход компаратора подключен к потенциометру 10 K, который также формирует схему делителя напряжения, где мы можем регулировать начало напряжения V + с Vcc до 0 вольт. Во-первых, когда V + равно Vcc, выход компаратора перейдет в высокий логический уровень (Vout = Vcc), потому что V + больше, чем V-.

Это выключит транзистор Q8 и светодиод выключится. Когда напряжение V + падает ниже V- вольт, выход компаратора переходит в низкий логический уровень (Vout = GND), что включает транзистор Q8 и загорается светодиод.

“в чем разница между трехфазным и однофазным ”

Поменяв местами аналоговый вход, делитель напряжения R1 и R2 подключен к неинвертирующему входу (V +) и потенциометр подключенный к инвертирующему входу (V-), мы получим противоположный выходной результат.

Схема инвертирующего компаратора

Опять же, используя принцип делителя напряжения, напряжение на неинвертирующем входе (V +) составляет около V- вольт, поэтому, если мы начинаем инвертирующее входное напряжение (V-) с Vcc вольт, V + ниже, чем V-, это включит транзистор Q8, выход компаратора перейдет в низкий логический уровень. Когда мы регулируем V- ниже V +. После выключения транзистора Q8 выход компаратора перейдет в высокий логический уровень, потому что теперь V + больше, чем V-, и светодиод погаснет.

Применение компаратора в схемах практической электроники

Система мониторинга влажности почвы на основе беспроводных сенсорных сетей с использованием Arduino

В система контроля влажности почвы на основе беспроводных сенсорных сетей с использованием проекта Arduino предназначен для разработки автоматической системы полива, которая может управлять переключением (включение / выключение) двигателя насоса в зависимости от влажности почвы.

Система контроля влажности

Датчик влажности определяет влажность почвы, и соответствующий сигнал подается на плату Arduino. Компаратор сравнивает сигналы уровня влажности с заранее заданным опорным сигналом. Затем он отправит сигнал на микроконтроллер. На основе сигнала, полученного от датчика, и сигнала компаратора, будет работать водяной насос. ЖК-дисплей используется для отображения состояния влажности почвы и водяного насоса.

Цепь датчика сердцебиения

Системная реализация чипа монитора сердечного ритма

Датчик сердцебиения HRM-2511E имеет 4 операционных усилителя. Четвертый операционный усилитель используется как компаратор напряжения. ППГ аналоговый сигнал подается на положительный вход и отрицательный вход привязан к опорному напряжению (VR). Величину VR можно установить в пределах от 0 до Vcc с помощью потенциометра P2 (показанного выше). Каждый раз, когда импульсная волна PPG превышает пороговое напряжение VR, выходной сигнал компаратора становится высоким. Таким образом, это устройство обеспечивает выходной цифровой импульс, синхронизированный с тактом. Ширина импульса также определяется пороговым напряжением VR.

Цепь дымовой сигнализации

“как работает три фазы ”

В фотодиоды излучают свет, который обнаруживается фототранзисторами Q1 и Q2. Верхняя область герметична, поэтому рабочая точка транзистора Q1 не меняется. Эта рабочая точка используется в качестве эталона для компаратора. Когда дым попадает в нижнюю область, рабочая точка фототранзистора Q2 изменяется, что приводит к изменению напряжения Vin от базового (без дыма) значения Vin (no_smoke). Как и интенсивность света в основании фотографии. -транзистор уменьшается из-за попадания дыма в область, ток базы уменьшается, а напряжение Vin увеличивается от базового (без дыма) значения Vin (no_smoke). Когда напряжение Vin пересекает Vref, выход компаратора переключается с VL на VH, вызывая аварийный сигнал.

Я надеюсь, что, прочитав эту статью, вы получили некоторые основы работы с компаратором. Если у вас есть вопросы об этой статье или о последний год проекты электроники и электрики , пожалуйста, оставляйте комментарии в разделе ниже. Вот вам вопрос: знаете ли вы какие-либо приложения для встроенных систем, в которых операционный усилитель используется в качестве схемы компаратора?