Op ojačevalnik kot primerjalno vezje in delovno delovanje

Op ojačevalnik kot primerjalno vezje in delovno delovanje

Na splošno so primerjalniki razvrščeni v različne vrste, kot so električni primerjalniki, elektronski primerjalniki, mehanski primerjalniki, optični primerjalniki, primerjalniki sigma, pnevmatski primerjalniki, digitalni primerjalniki itd. Ta primerjalna vezja se običajno uporabljajo pri načrtovanju električnih in elektronski projekti . V tem članku razpravljamo o tem, kako uporabiti op amp kot primerjalno vezje in kako deluje op amp kot primerjalno vezje. V prvi vrsti pa moramo vedeti, kaj je operacijski ojačevalnik in primerjalno vezje.



Operacijski ojačevalnik

Operacijski ojačevalnik

Operacijski ojačevalnik

Na sliki je prikazan enosmerni elektronski ojačevalnik z visokim ojačanjem, ki je sestavljen iz dveh vhodnih sponk. Diferencialni vhod se napaja na dva vhodna terminala (invertirajoči vhodni terminal in neinvertirajoči vhodni terminal) opcijskega ojačevalnika in na terminalu Vout ustvari en izhodni potencial. Tako je potencialna razlika, ki se napaja na njegova dva vhodna terminala, ojačana za ustvarjanje ojačane izhodne moči. Ta ojačani izhod je enak stotisočem krat razlike med vhodnimi signali.






Izhod ojačevalnika je lahko podan kot

Vout = AOL (V + - V-)



Kje,

  • AOL je ojačevalec z odprto zanko
  • V + je neinvertirni vhod ojačevalnika
  • V- je obrnjeni vhod ojačevalnika

Čeprav obstajajo različne vrste operacijskih ojačevalnikov , 741 op amperov se pogosto uporabljajo kot primerjalno vezje v več elektronskih vezjih.


Primerjalno vezje

Naprava, sestavljena iz dveh vhodnih terminalov, pri katerih se referenčni vhodni signal napaja na en terminal, dejanska vrednost signala pa na drugi terminal. Nato se na izhodnem terminalu ustvari izhodni signal, ki temelji na razliki med dvema vhodnima signaloma, ki se dovajata na oba vhodna terminala. Ta izhodni signal je bodisi 0 (nizka) bodisi 1 (visoka).

V električni in elektronski terminologiji se naprava, ki se uporablja za primerjavo dveh napetostnih signalov ali tokovnih signalov, ki se napajata na dva analogna vhodna terminala, s čimer proizvaja en binarni digitalni izhodni signal, ki označuje večji vhodni signal, imenuje kot primerjalno vezje .

Primerjalno vezje

Primerjalno vezje

Dva analogna vhodna terminala sta v zgornjem primerjalnem vezju predstavljena kot V + (Vin) in V- (Vref). Digitalni izhod se generira na izhodnem sponki V0 (Vout). Izhodni signal primerjalnega vezja je podan z

Če je V +> V- (Vin večji od Vref), potem je V0 = 1 in
Če je V +

Na splošno se primerjalniki uporabljajo v napravah, kot so sprostitveni oscilatorji, analogno-digitalni pretvorniki (ADC) in tudi v napravah, ki se uporabljajo za merjenje analognih signalov. Primerjalniki so sestavljeni iz visoko ojačenih diferencialnih ojačevalnikov in lahko uporabimo op amp kot primerjalno vezje.

Op amp kot primerjalnik

741 operacijski ojačevalniki so osnovni operacijski ojačevalniki, ki jih lahko uporabimo kot primerjalno vezje v številnih elektronskih vezjih. Na primer, če upoštevamo a stikalo z nadzorovano temperaturo nato se izvede preklopna operacija glede na temperaturo. Če dejanska vrednost temperature preseže prednastavljeno referenčno vrednost temperature, potem temperaturni senzor ustrezno proizvaja izhodno napetost (nizko ali visoko).

Če upoštevamo osnovno primerjalno ureditev, potem pride do visokofrekvenčnih sprememb napetosti zaradi hrupa. To težavo je treba upoštevati pri operacijskih ojačevalnikih, ki so posebej zasnovani kot primerjalna vezja. Ta šum nastane, kadar sta signal vhodne napetosti in signal referenčne napetosti blizu.

Op ojačevalnik kot primerjalno vezje

Op ojačevalnik kot primerjalno vezje

Visokofrekvenčne spremembe napetosti so posledica naključne narave hrupa, zaradi česar v hitrih zaporedjih napetost vhodnega signala postane večja ali manjša od referenčne napetosti. Tako bo izhodni signal nihal med najvišjo in najnižjo napetostjo. To težavo lahko zmanjšate z uporabo histereza . Razmik histereze v Schmittovem sprožilnem krogu lahko prilagodimo z uporabo histereze na primerjalnem vezju op amp s pozitivnimi povratnimi informacijami. Slika prikazuje op amp kot primerjalno vezje s histerezo.

Op ojačevalnik kot delovanje primerjalnega vezja

Na splošno izhod opcijskega ojačevalnika niha pozitivno in negativno do skrajne napetosti, ki je približno enaka napajalnim potencialom. Če 741 na ojačevalniku je priključen na +/- 18V, potem je največja izhodna napetost podana kot +/- 15V. To je posledica izjemno velikega ojačanja op amp (10.000 do 1 milijon) v odprti zanki. Če torej kateri koli vhod ustvari +/- 150 mikrovoltov napetostne razlike, se ta ojača približno za milijon krat in izhod se pretvori v nasičenost. Tako izhod ostane na najvišji ali najnižji vrednosti.

Op Amp kot primerjalni diagram vezja Delo

Op Amp kot primerjalni diagram vezja Delo

Medtem ko opcijski ojačevalnik uporabljamo kot primerjalnik pri instrumentaciji, lahko odprto zanko uporabimo za primerjavo obeh napetosti. Zato bo odvisno od razlike med vrednostjo vhodne napetosti in vrednostjo referenčne napetosti izhodni Vout enak največji visoki vrednosti ali najmanjši nizki vrednosti (vrednost vhodne napetosti bo večja ali manjša od referenčne napetostne vrednosti nekaj za mikro voltov).

Referenčna napetost se napaja na neinvertirajoči vhodni terminal operacijskega ojačevalnika, spremenljiva napetost pa na invertirajoči vhodni terminal operacijskega ojačevalnika. Upoštevajte diagram vezja primerjalnega ojačevalnika, prikazan na sliki: če je napetost, ki se napaja na pin 2, večja od referenčne napetosti, ki se napaja na pin 3, potem izhodna napetost postane nizka in je nekoliko večja od –Vs. Če je napetost, ki se napaja na pin 2, manjša od referenčne napetosti, ki se napaja na pin 3, potem izhodna napetost postane visoka in je nekoliko nižja od + Vs.

Obstaja veliko op amperov, namenjenih za delovanje primerjalnikov, ta vezja komparatorjev op amp se uporabljajo za primerjave z visoko hitrostjo. Izhodno stanje teh primerjalnih vezij ojačevalnikov se spremeni v manj kot 1 mikrosekundi. Toda ta hitrostna primerjalna vezja z optičnimi ojačevalniki porabijo več energije, odvisno od hitrosti primerjave. Glede na hitrost primerjav in količino porabe energije so ti primerjalniki razvrščeni v različne vrste. Poseben primerjalnik op amp je mogoče uporabiti za določeno aplikacijo, odvisno od zahtevane hitrosti in / ali poraba energije .

Uporaba opcijskega ojačevalnika kot primerjalnika v praktičnih elektronskih vezjih

Sistem za spremljanje vlažnosti temperature tal, ki temelji na uporabi brezžičnih senzorskih omrežij Projekt Arduino je zasnovan za razvoj samodejnega namakalnega sistema, ki nadzoruje delovanje (vklop in izklop) motorja črpalke z zaznavanjem vsebnosti vlage v tleh.

Sistem za spremljanje vlažnosti temperature tal, ki temelji na brezžičnih senzorskih omrežjih, ki uporabljajo Arduino by Edgefxkits.com

Sistem za spremljanje vlažnosti temperature tal, ki temelji na brezžičnih senzorskih omrežjih, ki uporabljajo Arduino by Edgefxkits.com

Razporeditev zaznavanja zazna vlago tal in na ploščo Arduino se odda ustrezen signal. To dosežemo z uporabo opcijskega ojačevalnika kot primerjalnega vezja, ki deluje kot vmesnik med zaznavalnim sistemom in mikrokrmilnikom. Na podlagi signala, ki ga prejme sistem za zaznavanje, deluje vodna črpalka. LCD zaslon se uporablja za prikaz stanja vsebnosti vlage v tleh in vodne črpalke.

Poleg tega lahko na podlagi vaših vprašanj, objavljenih v spodnjem oddelku za komentarje, zagotovite tehnično pomoč. Našo brezplačno e-knjigo lahko prenesete na oblikovanje elektronskih projektov sami.

Ali poznate aplikacije za vdelane sisteme, v katerih se op-amp uporablja kot primerjalno vezje?