Elektronik devreleri tasarlarken, genellikle iki voltajın seviyesini karşılaştırmak gerekir. Bunun için karşılaştırıcı gibi bir cihaz kullanılır. Düğümün adı Latince karşılaştırmaya veya daha doğrusu İngilizce'ye karşılaştırmak için - karşılaştırmak için geri döner.
İçerik
voltaj karşılaştırıcı nedir
Genel durumda, bir karşılaştırıcı, karşılaştırılan değerleri (voltajları) sağlamak için iki girişe ve karşılaştırmanın sonucu için bir çıkışa sahip bir cihazdır. Karşılaştırıcı, karşılaştırılan parametreleri sağlamak için iki girişe sahiptir - doğrudan ve ters. Doğrudan girişin voltajı ters olanı aştığında çıkış mantıksal bir birime ayarlanır ve bunun tersi ise sıfırdır. Ters ve doğrudan giriş arasında pozitif bir fark varsa, bir ayarlanırsa ve tam tersi durumda - sıfır, o zaman böyle bir karşılaştırıcıya ters çevirme denir.
Karşılaştırıcının çalışma prensibi
Bir karşılaştırıcı oluşturmak uygundur işlemsel yükselteç (OU).Bunun için özellikleri doğrudan kullanılır:
- doğrudan ve ters giriş arasındaki sinyal farkının yükseltilmesi;
- sonsuz (pratikte - 10000 ve üzeri) amplifikasyon faktörü.
Op-amp'in bir karşılaştırıcı olarak çalışması, aşağıdaki anahtarlama şemasıyla düşünülebilir:
10000 kazançlı bir op-amp olsun, besleme voltajı bipolar, + 5 V ve eksi 5 V olsun. bölücü ters çevirme girişinde, referans seviyesi tam olarak 0 volta ayarlanır, doğrudan girişte, potansiyometre kaydırıcısından eksi 5 volt çıkarılır. İşlemsel yükselteç farkı 10.000 kat artırmalı, teorik olarak çıkışta eksi 50.000 voltluk bir voltaj görünmelidir. Ancak opampın böyle bir voltajı alacak hiçbir yeri yoktur ve mümkün olan maksimum değeri yaratır - besleme voltajı, eksi 5 volt.
Doğrudan girişte voltajı yükseltmeye başlarsanız, op amp girişler arasındaki voltaj farkını 10000 ile çarparak ayarlamaya çalışacaktır. Giriş voltajı sıfıra yaklaştığında ve yaklaşık eksi 0,0005 V olduğunda başarılı olacaktır. pozitif girişteki giriş voltajı, çıkış sıfıra ve üstüne yükselir ve +0,0005 volt voltajda +5 V olur ve daha fazla yükselmez - hiçbir yer yoktur. Böylece giriş voltajı sıfır seviyesini geçtiğinde (daha doğrusu eksi 0,0005 volt - + 0,0005), çıkış voltajı eksi 5 volttan +5 volta sıçrayacaktır. Başka bir deyişle, doğrudan girişteki voltaj, evirici girişteki voltajdan düşük olduğu sürece, karşılaştırıcı çıkışı sıfıra ayarlanır. Daha yüksekse - bir.
İlgi çekici olan, eksi 0,0005 volt ile + 0,0005 arasındaki girişlerdeki seviye farkının bölümüdür.Teorik olarak, geçtiğinde, negatiften pozitif besleme voltajına düzgün bir yükseliş olacaktır. Pratikte bu aralık çok dardır ve parazit, parazit, besleme voltajı kararsızlığı vb. girişlerde yaklaşık bir voltaj eşitliği ile karşılaştırıcının her iki yönde de kaotik bir çalışması meydana gelecektir. Op-amp kazancı ne kadar düşük olursa, bu kararsızlık penceresi o kadar geniş olur. Karşılaştırıcı aktüatörü kontrol ederse, bu, mekanik arızasına veya aşırı ısınmasına neden olabilecek şekilde (röleye tıklamak, vanayı çarpmak vb.)
Bunu önlemek için, kesikli çizgi ile gösterilen direnç açılarak sığ bir pozitif geri besleme oluşturulur. Bu, voltaj referansa göre yukarı ve aşağı geçerken anahtarlama eşiklerini değiştirerek hafif bir histerezis yaratır. Örneğin, karşılaştırıcı 0,1 voltta yukarı ve tam olarak sıfırda (geri besleme derinliğine bağlı olarak) devreye girecektir. Bu kararsızlık penceresini ortadan kaldıracaktır. Bu direncin değeri birkaç yüz kilo-ohm ile birkaç mega-ohm arasında olabilir. Direnç ne kadar düşük olursa, eşikler arasındaki fark o kadar büyük olur.
Ayrıca özel karşılaştırıcı IC'ler de vardır. Örneğin, LM393. Bu tür mikro devrelerde, yüksek hızlı bir operasyonel amplifikatör (veya birkaç) vardır, referans voltajı oluşturan yerleşik bir bölücü takılabilir. Bu tür karşılaştırıcılar ve genel amaçlı op amperler üzerine kurulu cihazlar arasındaki diğer bir fark, çoğunun tek kutuplu bir güç kaynağı gerektirmesidir. Çoğu opamp, bipolar voltaj gerektirir. Cihazın geliştirilmesi sırasında mikro devre tipi seçimi yapılır.
Dijital karşılaştırıcıların özellikleri
Karşılaştırıcılar dijital teknolojide de kullanılmaktadır, ancak bu ilk bakışta çelişkili gibi görünmektedir. Sonuçta, sadece iki voltaj seviyesi vardır - bir ve sıfır. Ve onları karşılaştırmak anlamsız. Ancak herhangi bir analog değere (voltaj dahil) dönüştürülebilen iki ikili sayıyı karşılaştırabilirsiniz.
Bit cinsinden aynı uzunlukta iki ikili kelime olsun:
X=X3X2X1X0 ve Y=Y3Y2Y1Y.
Tüm bitler bit düzeyinde eşitse, değer olarak eşit kabul edilirler:
1101=1101 => X=Y.
En az bir bit farklıysa, sayılar eşit değildir. Daha büyük sayı, en anlamlı bitten başlayarak bit düzeyinde karşılaştırma ile belirlenir:
- 1101>101 - burada X'in ilk biti, Y'nin ilk bitinden daha büyüktür ve X>Y;
- 1101>101 - ilk bitler eşittir, ancak X'in ikinci biti daha büyüktür ve X>Y;
- 111<1110 - Y'nin daha büyük bir üçüncü biti vardır ve X'in en az anlamlı basamağının daha büyük değeri önemli değildir, X<Y.
Böyle bir karşılaştırmanın uygulanması, AND-NOT, OR-NOT temel elemanlarının mantık devreleri üzerine kurulabilir, ancak bitmiş ürünlerin kullanılması daha kolaydır. Örneğin, 4063 (CMOS), 7485 (TTL), yerli K564IP2 ve diğer mikro devreler serisi. Karşılık gelen sayıda veri ve kontrol girişi olan 2-8 bit karşılaştırıcılardır. Çoğu durumda, dijital karşılaştırıcıların 3 çıkışı vardır:
- daha fazla;
- az;
- eşittir.
İkili karşılaştırıcılı analog cihazlardan farklı olarak girişlerde eşitlik istenmeyen bir durum değildir ve kaçınılmaya çalışılmaz.
Böyle bir aygıtın Boolean cebir işlevlerini kullanarak programlı olarak oluşturulması da kolaydır.Başka bir seçenek - birçok mikrodenetleyici, ayrı harici çıkışlara sahip "yerleşik" analog karşılaştırıcılara sahiptir, bu da iki değeri 0 veya 1 şeklinde dahili devre ile karşılaştırmanın hazır bir sonucunu verir.Bu, küçük bilgi işlem sistemlerinin kaynağını korur .
Gerilim karşılaştırıcı nerede kullanılır?
Karşılaştırıcının kapsamı geniştir. Üzerinde, örneğin, bir eşik rölesi oluşturabilirsiniz. Bunu yapmak için herhangi bir değeri voltaja dönüştüren bir sensöre ihtiyacınız var. Bu değer şunlar olabilir:
- aydınlatma seviyesi;
- gürültü seviyesi;
- bir kap veya rezervuardaki sıvı seviyesi;
- diğer değerler.
Potansiyometre, karşılaştırıcının tetik seviyesini ayarlamak için kullanılabilir. Anahtar aracılığıyla çıkış sinyali göstergeye veya aktüatöre verilir.
Histerezisi arttırırsanız, karşılaştırıcı bir Schmitt tetikleyicisi olarak çalışabilir. Girişe yavaş değişen bir voltaj uygulandığında, çıkış ayrık sinyal dik cepheler ile.
İki eleman, iki eşikli bir karşılaştırıcı veya bir pencere karşılaştırıcısı oluşturmak için bağlanabilir.
Burada, eşik voltajı her karşılaştırıcı için ayrı ayrı ayarlanır - üstteki için doğrudan girişte, alttaki için ters olanda. Serbest girişler birleştirilir, ölçülen voltajla beslenirler. Çıkışlar "montaj VEYA" şemasına göre bağlanır. Voltaj ayarlanan üst veya alt limitin üzerine çıktığında karşılaştırıcılardan biri çıkışta yüksek bir seviye üretir.
Çok seviyeli bir karşılaştırıcı, doğrusal bir voltaj göstergesi veya voltaja dönüştürülen bir değer olarak kullanılabilen birkaç elemandan monte edilir. Dört seviye için şema aşağıdaki gibi olacaktır:
Bu devrede her elemanın girişine bir referans voltajı uygulanır. Çevirici girişler birbirine bağlanır, ölçülen sinyali alırlar. Tetik seviyesine ulaşıldığında ilgili LED yanar. Yayılan elemanlar bir hatta dizilirse, uzunluğu uygulanan voltajın seviyesine göre değişen bir ışık şeridi elde edilir.
Aynı devre, analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) olarak kullanılabilir. Giriş voltajını ilgili ikili koda dönüştürür. ADC'ye ne kadar çok öğe dahil edilirse, bit derinliği o kadar büyük, dönüşüm o kadar doğru olur. Pratikte, satır kodunun kullanımı uygun değildir ve bir kodlayıcı kullanılarak tanıdık bir koda dönüştürülür. Kodlayıcı mantıksal öğeler üzerine kurulabilir, hazır bir mikro devre kullanabilir veya uygun bellenime sahip bir ROM kullanabilir.
Profesyonel ve amatör devrelerdeki karşılaştırıcıların kapsamı çeşitlidir. Bu öğelerin doğru kullanımı, çok çeşitli sorunların çözülmesine izin verir.
Benzer makaleler:
