Hur man använder en Op-amp som en Comparator Circuit

I det här inlägget lär vi oss omfattande hur man använder valfri opamp som en komparator i en krets för att jämföra ingångsdifferenser och producera motsvarande utgångar.

Vad är en Op amp Comparator

Vi har varit med en op amp IC förmodligen sedan vi började lära oss elektronik, hänvisar jag till den här underbara lilla IC 741, genom vilken praktiskt taget alla komparatorbaserade kretsdesigner blir möjliga.

Här diskuterar vi en av de enkla applikationskretsarna för denna IC där den befinner sig konfigurerad som en komparator , ingen överraskning följande applikationer kan modifieras på många olika sätt enligt användarens preferenser.

Som namnet antyder hänvisar opamp-komparatorn till funktionen att jämföra mellan en viss uppsättning parametrar eller kan vara bara ett par magnituder som i fallet.

Eftersom vi inom elektronik främst har att göra med spänningar och strömmar, blir dessa faktorer de enda medlen och används för manövrering eller reglering eller styrning av de olika inblandade komponenterna.

I den föreslagna op amp-komparatordesignen används i princip två olika spänningsnivåer vid ingångsstiften för att jämföra dem, som visas i nedanstående diagram.

KOM Ihåg, SPÄNNINGEN PÅ INGÅNGSNÅLARNA FÅR INTE ÖVERSTIGA DC-TILLGÅNGSNIVÅEN FÖR OP-FÖRSTÄRKAREN, I BILDEN OVER FÅR DET INTE ÖVERSTIGA +12 V

De två ingångsstiften på en op-förstärkare kallas invertera (med minustecken) och den icke-inverterande stiftet (med ett plustecken) blir avkänningsingångarna för op-förstärkaren.

När den används som en komparator appliceras en av stiften av de två med en fast referensspänning medan den andra stiften matas med spänningen vars nivå behöver övervakas, som visas nedan.

Övervakningen av ovanstående spänning görs med hänvisning till den fasta spänningen som har applicerats på den andra kompletterande stiftet.

Därför, om spänningen som ska övervakas går över eller faller under den fasta referenströskelspänningen, återgår utgången till tillstånd eller ändrar sitt ursprungliga tillstånd eller ändrar dess utspänningspolaritet.

Videodemo

Hur en Opamp Comparator fungerar

Låt oss analysera ovanstående förklaring genom att studera följande exempelkrets för en ljussensoromkopplare.

När vi tittar på kretsschemat hittar vi kretsen konfigurerad på följande sätt:

Vi kan se att stift nr 7 på opampen som är + matningsstiftet är ansluten till den positiva skenan, på samma sätt är dess stift nr 4 som är den negativa matningsstiften ansluten till den negativa eller snarare nollförsörjningsskenan för strömförsörjningen .

Ovanstående par stiftanslutningar driver IC så att den kan fortsätta med sina avsedda funktioner.

Nu som tidigare diskuterats är stift nr 2 på IC ansluten vid korsningen av två motstånd vars ändar är anslutna till strömförsörjningens positiva och negativa skenor.

Detta arrangemang av motstånden kallas en potentialdelare, vilket innebär att potentialen eller spänningsnivån vid korsningen av dessa motstånd kommer att vara ungefär hälften av matningsspänningen, så om matningsspänningen är 12 kommer anslutningen mellan det potentiella delningsnätet att vara 6 volt och så vidare.

Om matningsspänningen är väl reglerad kommer ovanstående spänningsnivå också att vara väl fixerad och kan därför användas som referensspänning för stift nr 2.

Med hänvisning till kopplingsspänningen hos motstånden R1 / R2 blir denna spänning därför referensspänningen vid stift nr 2 vilket innebär att IC kommer att övervaka och svara på alla spänningar som kan gå över denna nivå.

Avkänningsspänningen som ska övervakas appliceras på stift nr 3 på IC, i vårt exempel är det via en LDR. Stift nr 3 är anslutet vid korsningen av LDR-stiftet och en förinställd terminal.

Det betyder att denna korsning igen blir en potentiell avdelare, vars spänningsnivå den här gången inte är fixerad eftersom LDR-värdet inte kan fixeras och kommer att variera med omgivande ljusförhållanden.

Antag nu att du vill att kretsen ska känna av LDR-värdet någon gång precis när skymningen faller, du justerar förinställningen så att spänningen vid stift nr 3 eller vid korsningen mellan LDR och förinställningen bara passerar över 6V-märket.

När detta händer stiger värdet över den fasta referensen vid stift # 2, detta informerar IC om avkänningsspänningen som stiger över referensspänningen vid stift # 2, detta återställer omedelbart utsignalen från IC som ändras till positiv från dess initiala nollspänning placera.

Ovanstående ändring av IC-tillståndet från noll till positivt utlöser relädrivsteget som slår på lasten eller de lampor som kan vara anslutna till reläets relevanta kontakter.

Kom ihåg att värdena på motstånden som är anslutna till stift nr 2 kan också ändras för att ändra avkänningströskeln för stift nr 3, så att de alla är beroende av varandra, vilket ger dig en stor variation av kretsparametrarna.

En annan egenskap hos R1 och R2 är att den undviker behovet av att använda en strömförsörjning med dubbla polaritet vilket gör den inblandade konfigurationen mycket enkel och snygg.

Byta avkänningsparameter med justeringsparameter

Som visas nedan kan det ovan förklarade funktionssvaret bara vändas genom att byta ut ingångsstiftets positioner på IC eller genom att överväga ett annat alternativ där vi bara byter positionerna för LDR och förinställningen.

Så här fungerar någon grundläggande opamp när den är konfigurerad som en komparator.

Sammanfattningsvis kan vi säga att i alla opampbaserade kompartorer, sker följande operationer:

Praktiskt exempel # 1

1) När inverteringsstiftet (-) appliceras en fast spänningsreferens och den icke-inverterande (+) ingångsstiftet utsätts för en förändrad avkänningsvolym, förblir opampens utgång 0V eller negativ så länge som (+) stiftets spänning förblir under (-) referensstiftets spänningsnivå.

Alternativt så snart (+) stiftets volatge går högre än (-) spänningen, blir utgången snabbt en positiv likströmsnivå.

Exempel 2

1) Omvänt, när den icke-inverterande stiftet (+) appliceras en fast spänningsreferens och den inverterande (-) ingångsstiftet utsätts för en förändrad avkänningsspänning, förblir opampens utgång likströmsnivån eller positiv så länge som (-) stiftspänningen förblir under (+) referensstiftets spänningsnivå.

Alternativt så snart (-) stiftets volatge går högre än (+) spänningen, blir utgången snabbt negativ eller stängs AV till 0V.