29 Fakta o obvodu komparátoru: Co, Jak, Návrh, Práce, Typy

Co je obvod komparátoru?

Komparátor nebo komparátor napětí je zařízení používané k porovnání dvou úrovní napětí. Můžeme určit, která úroveň napětí je vyšší z výstupu komparátoru. Je to aplikace typických operačních zesilovačů a má aplikace navíc.

Co dělá komparační obvod?

A komparátor porovnává dvě dané vstupní napětí a poskytuje výstup označující, které napětí má vynikající hodnotu. Obvod přijímá vstup pomocí invertujících a neinvertujících svorek a poskytuje výstup z výstupní svorky. Výstupní rozsah leží mezi kladným napětím a záporným napětím.

Obvod komparátoru operačního zesilovače

Níže uvedený obrázek představuje schéma zapojení komparačního obvodu. Jak můžeme pozorovat, obvod obsahuje pouze operační zesilovač a do něj jsou přiváděny napěťové vstupy přes invertující a neinvertující svorky.

Návrh obvodu komparátoru

Obvod komparátoru je navržen pomocí operačního zesilovače. Aby byl připraven k provozu, jsou k dispozici vstupní napětí. Není v něm zabudován žádný systém zpětné vazby. Referenční napětí a napěťový signál jsou poskytovány přes op-amp. K dispozici jsou také kladné a záporné saturační napěťové vstupy. Orientační výstup se shromažďuje z výstupu operačního zesilovače.

Jak funguje komparační obvod?

Princip fungování komparátoru je velmi jednoduchý. Obecně porovnává dva zdroje napětí a poskytuje vyšší výkon. Níže uvedené dva body uvádějí funkční.

• Pokud je napětí v neinvertující svorce vyšší než napětí invertující svorky, výstup se přepne na kladné saturační napětí operačního zesilovače.
• Pokud je napětí invertujícího terminálu vyšší než napětí v neinvertujícím terminálu, výstup se přepne na záporné saturační napětí operačního zesilovače.

Obvod komparátoru napětí využívající operační zesilovač 741

Operační zesilovač 741 je integrovaný obvod obsahující operační zesilovač. Komparátor napětí lze vytvořit pomocí operačního zesilovače 741. Níže uvedený obrázek představuje neinvertující schéma zapojení komparátoru napětí pomocí operačního zesilovače 741.

Blokové schéma komparátoru

Provoz komparátoru lze znázornit pomocí blokových diagramů. Následující obrázek představuje blokové schéma komparátoru,

Relé obvodu komparátoru

Relé jsou spínače, které mohou ovládat obvod. Může zapnout nebo vypnout obvod a může připojit a odpojit obvod od jiného obvodu. Jako využití relé je široce využíván komparátor.

Použití obvodu komparátoru

Komparátor je cenné a zásadní zařízení. Existuje několik aplikací komparátorů. Některé aplikace komparátorů jsou uvedeny níže.

• Detektor nuly: Pokud je hodnota nula, detekuje ji nulový detektor. Komparátor je obvykle zesilovač s vysokým ziskem a pro řízené vstupy je komparátor vhodný pro detekci Null.
• Řazení úrovně: Posuvník úrovně lze navrhnout pomocí jediného operačního zesilovače. Použitím vhodného napínacího napětí obvod umožňuje velkou univerzálnost při výběru napětí, která mají být interpretována.
• Analogově-digitální převodník (ADC): Komparátory se používají k vytváření analogově-digitálních převodníků. V převaděči výstup označuje, které napětí je vyšší. Tato operace je stejná jako 1bitová kvantizace. Proto se téměř v každém analogově-digitálním převaděči používají komparátory.
• Kromě zmíněných aplikací existuje mnoho dalších komparátorů jako - Relaxační oscilátor, Detektory absolutní hodnoty, Detektory nulového přechodu, Detektory oken atd.

Fuzz obvod komparátoru

Fuzzové obvody lze vyvíjet pomocí komparátorů. LM311 IC je takový příklad komparátoru fuzz. O LM311 o tom budeme hovořit později.

Jak udělat komparátor?

Komparátor je konkrétní a jednoduché elektrické zařízení, které lze postavit. K sestavení komparátoru potřebujeme op amp a napájecí napětí. Nejprve je operační zesilovač vybaven kladným a záporným saturačním napětím. Výstup se bude lišit v tomto rozsahu napětí. Pak jsou vstupy poskytnuty na jejich invertujících a neinvertujících svorkách. Referenční napětí je přivedeno na neinvertující svorku a vstupní napětí je přivedeno na invertující svorku. S tímto obvodem není spojen žádný zpětnovazební systém.

Obvod komparátoru napětí

Komparátorový obvod dokáže detekovat vysoce hodnotná napětí mezi dvěma napětími. Komparátory, které se obvykle srovnávají s napětím, jsou známé jako obvod komparátoru napětí.

Schéma zapojení fázového komparátoru

Fázový komparátor je analogový logický obvod schopný směšování a množení. Detekuje rozdíly ve fázích mezi dvěma danými signály generováním napěťového signálu. Níže uvedený obrázek představuje schéma zapojení fázového komparátoru.

Ic komparační obvody

Jak již bylo zmíněno dříve, komparátor porovnává dva napěťové signály a vytváří orientační výstup. Pro lepší použitelnost jsou uvnitř integrovaného obvodu zabudovány komparátory. Níže uvedený obrázek představuje obvody komparátoru ic.

Obvod komparátoru lM358

lm358 je komparátorová ic složená ze dvou komparátorů uvnitř ní. Má osm kolíků. Tento IC nevyžaduje žádné nezávislé externí napájení pro fungování každého komparátoru. Schéma zapojení ic je uvedeno níže.

Vnitřní obvod komparátoru

Komparátor je navržen s použitím operačního zesilovače - operačního zesilovače jako dalšího obvodu. Vnitřní obvody uvnitř ic jsou uvedeny níže v diagramu. Při sledování diagramu vidíme, že se skládá hlavně z tranzistorů, diod a rezistorů. Interní diagram lze rozdělit do tří částí podle jejich provozu. Jsou to - vstupní fáze, zisková fáze a výstupní fáze.

Schéma obvodu komparátoru

Schematický diagram komparátoru je uveden níže. Vnitřní schéma je stejné jako u vnitřního komparátoru. Má to diody, tranzistory a rezistory. Interně propojené komponenty fungují jako komparátor.

Schmittův komparátor spouštěcího obvodu

Schmittův spouštěč je virový obvod používaný ke zlepšení odolnosti proti šumu a snížení pravděpodobnosti vícenásobného přepínání.

A schmittova spoušť je komparační obvod se samostatnými vstupními spínacími úrovněmi pro změnu výstupů. Obvod komparátoru Schmittovy spouště je znázorněn na níže uvedeném schématu.

Obvod komparátoru časovače 555

Časovač 555 je obvod oscilátoru. Je znám jako 555 časovačů, protože existují tři rezistory o délce 5 kiloohmů, které jsou interně připojeny, aby poskytovaly referenční napětí pro komparátory obou časovacích obvodů. Časovač ic A555 se používá v časovači zpoždění, LED záblescích, generování pulsů atd. Níže je uveden základní blokový diagram ic časovače 555. K dispozici jsou dva komparátory, tranzistor NPN, klopný obvod, tři rezistory 5k a výstupní ovladač.

komparátorový obvod používající lm324

lm324 je univerzální operační zesilovač IC, který má uvnitř čtyři operační zesilovače. Může být také použit jako komparátor. Operační zesilovače mají vlastnosti vyšší stability, širší šířky pásma. LM324 má 14 pinů. The pinový diagram lm324 je uveden níže.

Schéma zapojení komparátoru LM324 je znázorněno na následujícím schématu.

Obvod komparátoru lm139

lm139 je další komparátor ic. Má čtyři samostatné přesné komparátory. IC je navržen tak, aby fungoval pod jedním napájecím zdrojem. Je speciálně vyvinut pro přímou interakci s logikou tranzistor-tranzistor a doplňkovou logikou MOS. IC přichází s prodlevou šíření 0.7 mikrosekundy.

Na následujícím obrázku je schéma vnitřního obvodu komparátoru lm139.

Obvod komparátoru lm319

lm319 je další komparátor ic se 14 piny. Má dva samostatné přesné komparátory. IC je navržen tak, aby fungoval pod širokým rozsahem napájecího napětí. Je speciálně vyvinut pro přímou interakci s tranzistor-tranzistorovou logikou a doplňkovou logikou MOS, RTL, DTL. IC přichází s prodlevou šíření 0.025 mikrosekund.

Obvod komparátoru napětí lm311

lm311 je další komparační ic s osmi piny. Má jediný komparátor. IC přichází s dobou odezvy minimálně 0.200 nanosekund a typickým ziskem napětí 200.

Na následujícím obrázku je schéma vnitřního obvodu komparátoru lm311.

Obvod komparátoru lm339

lm339 je další komparátor ic. Má čtyři samostatné přesné komparátory. IC je navržen tak, aby fungoval pod jediným napájecím zdrojem a pro širokou škálu napětí. Je speciálně vyvinut pro přímou interakci s logikou tranzistor-tranzistor a doplňkovou logikou MOS a logikou DTL, ECL, MOS. IC přichází s prodlevou šíření 0.7 mikrosekundy.

Příklad obvodu komparátoru operačního zesilovače

Obvody komparátoru operačních zesilovačů se používají v různých aplikacích. Například - zajistit, aby vstupní hodnota dosáhla vrcholu nebo konkrétní hodnoty nebo ne, nebo pro kvantování v ADC, také v detektorech oken, detektorech nulového přechodu atd.

Obvod komparátoru napětí

Okenním komparátorem se rozumí obvod, který funguje pouze v konkrétním rámci nebo okně nebo napětí. A komparátor napětí porovnává dva signály a poskytuje výstup. Pro obvod komparátoru oken existuje něco, co se nazývá sendvičový efekt: pokud vstupní napětí stoupne nad referenční napětí nízké úrovně. Obvod je ZAPNUTÝ a pokud je vstupní napětí vyšší než referenční vysoké napětí, je obvod VYPNUTÝ.

Komponenty potřebné pro komparátor napěťového okna:

• Operační zesilovače LM741 (2)
• Měnič 4049 (1)
• Rezistor 470 ohmů (1)
• Diody 1N4006 (2)
• LED

Obvod komparátoru napěťového okna je uveden na následujícím obrázku.

Blokovací komparátorový obvod

Západkový komparátor je vyvinut pomocí západky StrongArm. Západka StrongArm je považována za primární fázi zesílení rozhodování. Další fáze je zpracována pomocí západkového prvku, který přenáší výstupní zatížení.

Obvod komparátoru op zesilovače s hysterezí

Rozdíl mezi Upper Trip Point a Lower Trip Point je hystereze. Hystereze přichází s konceptem Schmitt Trigger. Pokud je typický komparátor navržen s kladnou zpětnou vazbou, tento obvod způsobuje hystereze. Níže uvedený obrázek znázorňuje schéma zapojení.

Regenerativní komparátorový obvod

Schmittův spouštěcí obvod se také nazývá regenerační komparační obvody. Používají se ke zlepšení odolnosti proti šumu a ke snížení pravděpodobnosti vícenásobného přepínání regenerativních komparačních obvodů k navrhování dalších složitých obvodů. Používají se v ADC, obvodech krájení, snímání paměti atd. Schéma zapojení Schmittova spouště se označuje jako schéma zapojení regenerativního komparátoru.

Obvod teplotního komparátoru

Teplotní obvod je digitální elektronický obvod, který měří, zda je vstupní teplota pod zadanou referenční teplotou. Je to jeden z hlavních příkladů komparačního obvodu. Teplotní senzory obsahují komparátor.

Často kladené otázky

1. Jak funguje obvod komparátoru?

Odpověď: Princip fungování komparátoru je velmi jednoduchý. Obecně porovnává dva zdroje napětí a poskytuje vyšší výkon. Níže uvedené dva body uvádějí funkční.

• Pokud je napětí v neinvertující svorce vyšší než napětí invertující svorky, výstup se přepne na kladné saturační napětí operačního zesilovače.
• Pokud je napětí invertujícího terminálu vyšší než napětí v neinvertujícím terminálu, výstup se přepne na záporné saturační napětí operačního zesilovače.

2. Typy komparátorových obvodů

Odpověď: Existuje několik typů komparátorů. Některé široce používané zesilovače jsou uvedeny níže.

3. Proč se výstupní napětí v komparátorovém obvodu operačního zesilovače rovná saturačnímu napětí?

Odpověď: Srovnávací obvody nemají s nimi spojenou žádnou zpětnou vazbu. Operační zesilovač má tedy zisk otevřené smyčky. Pro ideální operační zesilovač je zisk otevřené smyčky nekonečný a pro praktický operační zesilovač je zisk velmi vysoký. Nyní je saturační napětí typických operačních zesilovačů + - 15 V. Operační zesilovač je nasycen při +13 nebo -13 V. Nyní je operační zesilovač rychle nasycen pro malé vstupní napětí. Proto se výstupní napětí v komparátorovém obvodu rovná saturačnímu napětí.

4. Proč se v obvodu komparátoru operačních zesilovačů používá referenční napětí

Odpověď: Srovnává se mezi dvěma nebo více veličinami. Abychom označili, která je významnější, potřebujeme k rozhodnutí odkaz. Musíme určit, které napětí je pro komparátor významnější. Proto se k rozhodnutí používá referenční napětí.

5. Jak obvod digitálního komparátoru rozlišuje mezi menším a významnějším číslem

Odpověď: Digitální komparátor porovnává dvě binární čísla. Komparátor nejprve zjistí ekvivalentní napětí binárních čísel a poté určí, které číslo je menší a které číslo je významné.

Další článek týkající se elektroniky klikněte zde

Sudipta Royová

Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –