Компараторни кругови који користе ИЦ 741, ИЦ 311, ИЦ 339

Основна функција упоредног кола за упоређивање два нивоа напона на његовим улазним пиновима и стварање излаза који показује који улазни напон има већи потенцијал од другог.

У овом чланку ћемо детаљно научити како правилно дизајнирати упоредне кругове користећи популарне ИЦ као што су ИЦ 741, ИЦ 311 и ИЦ ЛМ339

Разлика између упоређивача и опционог појачала

ИЦ 741 је идеалан пример једног опционог појачала, а ИЦ ЛМ311 се може сматрати добрим примером наменског појединачног упоређивача.

Наћи ћете да обе ове јединице имају идентичан симбол уређаја у облику „троугла“, који обично препознајемо и користимо за цртање кругова за упоређивање. Међутим, излазни одзив ова два облика упоређивача може имати неколико главних разлика.

Иако се опцијско појачало и упоређивач могу конфигурисати за упоређивање диференцијалних сигнала на њиховим улазним пиновима, главне разлике између ова два колега су:

• У напајаном стању, излаз опционог појачала биће позитиван или негативан, у зависности од нивоа напона улазног пина, али никада не може бити отворен. Супротно томе, излаз упоређивача може бити или отворен или уземљен (негативан) или плутајући.
• Излаз опционог појачала може радити без икаквих отпора за повлачење или спуштање, али компаратору ће увек бити потребан спољни отпор за повлачење или спуштање да би излазни ступањ могао нормално да ради.
• Опционо појачало се може користити за изградњу кругова појачала са великим појачањем, упоређивач се не може користити за такве примене.
• Излазни преклопни одзив оперативног појачала је обично спорији у поређењу са упоредном ИЦ.

Класичан дизајн кола за упоређивање може се видети на следећој слици:

Овде излаз реагује са „високим“ дигиталним сигналом, кад год је напон на неинвертујућем (+) улазу већи од инвертујућег (-) улаза. Супротно томе, излаз претвара ниски дигитални сигнал, кад год је неинвертујући улазни напон нижи од инвертираног улазног напона.

Позивајући се на горњу слику изнад, можемо видети стандардну везу кола за упоређивање који има један улаз (инвертујући улаз у овом примеру) конфигурисан са референтним напоном и други улазни пин који је неинвертујући улаз повезан на напон улазног сигнала .

Током времена док се Вин држи на нижем напону од референтног напона од +2 В, излаз остаје низак око -10 В. Ако је Вин повећан мало изнад +2 В, излаз тренутно мења стање и прелази високо на око + 10 В. Ова промена стања на излазу од -10 В до +10 В указује да је Вин постао виши од референтних +2 В.

Главна компонента било ког упоређивача је оп амп круг, који је подешен на врло висок напон појачања. Да бисмо тачно проучили рад упоређивача, можемо узети пример ИЦ 741, као што је приказано доле:

Овде можемо видети да се инвертујући улазни пин2 (-) односи на масу или на ниво од 0 В. Синусоидни сигнал се примењује на пин3 који је неинвертујући улаз опционог појачала. Овај наизменично променљиви синусоидни сигнал доводи до тога да се излаз пребацује између високог и ниског стања излаза, као што је назначено на десној страни слике.

Када улаз Вин помери чак и миливолт преко референтне вредности 0 В, разлика се појачава унутрашњим оптичким појачалом ИЦ са великим појачањем, што доводи до тога да излаз иде високо на излазном позитивном нивоу засићења. Ово стање се одржава све док Вин сигнал остаје изнад референтне вредности 0 В.

Сада, чим ниво сигнала падне за нијансу испод референтне вредности од 0 В, излаз се пребацује на нижи ниво засићења. Поново се ово стање одржава све док Вин улазни сигнал остаје испод референтног нивоа 0 В.

Горње објашњење и таласни облик представљени на слици јасно указују на дигитални одзив излаза за линеарно променљив улазни сигнал.

За нормалне примене, референтни ниво не мора бити на 0 В, већ може бити било који позитиван ниво према захтеву. И, у случају да је потребно, референца се такође може повезати на позитивне или негативне водове напајања, док се улазни сигнал примењује на други улазни пин.

Коришћење ИЦ 741 као упоређивача

У следећем примеру ћемо научити како ефикасно користите оптичко појачало као компаратор

На слици можемо видети оптичко коло појачала које ради са позитивном референцом постављеном на његовом инвертујућем улазном пину (-). Излаз је причвршћен ЛЕД диодом.

Користећи формулу мреже делитеља напона, можемо израчунати вредност референтног напона на (-) улазном пину ИЦ.

Вреф = 10 к / 10 к + 10 к к +12 В = +6 В

Будући да је ова референца повезана са (-) пином ИЦ-а, ако напон Вин на (+) улазу буде већи од ове референце или постане позитивнији од референце, примораваће излаз Во да се пребаци на свој позитивни ниво засићења.

То ће довести до тога да ЛЕД светли, што указује да је Вин постао позитивнији од референтног нивоа од +6 В.

Супротно томе, ако је неинвертујући улаз (+) конфигурисан као референтни пин, а Вин примењен на инвертујући улазни (-) пин, излаз ће се смањити чим Вин улаз падне испод референтне вредности, и обрнуто.

Ово ће тренутно довести до искључивања ЛЕД диоде.

Због тога се ЛЕД може учинити да се укључи или искључи за дати улазни сигнал, одговарајућим повезивањем улазног пина са референтним нивоом и улазним сигналом.

Коришћење специјализованих ИЦ јединица

Обично појачала раде сјајно као кругови за упоређивање, али употреба наменске компараторне ИЦ делује чак и боље од опционог појачала за упоредну апликацију.

Упоредне ИЦ су посебно идеално дизајниране за функцију упоређивања и показују побољшани одзив попут бржег пребацивања на излазу између позитивног и негативног нивоа.

Ови ИЦ-ови поседују већу отпорност на буку и у многим приликама излази се могу директно користити за погон терета.

Научимо детаљно о ​​неколико популарних упоредних ИЦ-а из следеће дискусије.

Круг за упоређивање помоћу ИЦ 311

Горња слика приказује унутрашњи распоред и детаље пиноут-а упоређивача ИЦ 311. ИЦ је дизајниран да ради и са двоструким напајањем, у опсегу од +15 В и -15 В, што је стандардни компатибилни ниво за све савремене дигиталне ИЦ.

Излазни ступањ унутар ИЦ има биполарни транзистор, који има плутајуће колекторске и емитерске терминале. То значи да се излаз са овог транзистора може конфигурисати на два различита начина:

1. Додавањем пулл-уп отпорника са колекторским пином7 и уземљењем емитерског пин1, а затим кориштењем колектора као излаза.
2. Спајањем колектора позитивном линијом и коришћењем емитора као излаза.

Излаз транзистора се такође може користити за управљање релејем или малим оптерећењем, попут лампе, директно без икаквог спољног ступња међуспремника.

ИЦ такође има вагу и стробо улаз који се могу повезати са излазом.

Неколико корисних апликација овог ИЦ-а размотрићемо у следећим одељцима:

Горња слика приказује како се ИЦ 311 може конфигурисати као детектор преласка нуле компаратор за препознавање улазног напона, кад год пређе нулту линију.

Инвертујући улаз (-) 311 се види спојен са земљом. Током периода на којем је улазни сигнал на позитивном нивоу, излазни транзистор остаје УКЉУЧЕН, што ствара ниску вредност (-10 у овом примеру) на излазу (транзисторски колектор).

Чим улазни сигнал постане негативан или испод 0 В, транзистор се ИСКЉУЧУЈЕ. Ово ствара позитивних + 10В на излазу колектора ИЦ. То нам омогућава да знамо када је улазни сигнал изнад нултог нивоа и када је пао испод нултог нивоа.

Следећа слика испод показује како се компаратор ИЦ 311 може користити за израду строболошког кола.

У овом примеру кола упоредног круга, излазни пин7 ће постати висок када ниво напона пин3 порасте изнад референтне вредности пин2. Али ово се може догодити само док је улазни пин пин стробо-пин6 низак или на 0 В.

Када се на дну транзистора примени високи ТТЛ стробоскоп, пин6 постаје низак, што доводи до искључивања излазног транзистора ИЦ, а тиме омогућава да пин7 иде високо.

Излаз је и даље висок све док се ТТЛ улаз држи високо, без обзира на стање улазног сигнала на пин3.

Међутим, ако се ТТЛ сигнал примењује у стробовом облику, тада излаз реагује на улазни сигнал на пин3. Једноставно речено, излаз остаје закључан на високом нивоу, осим ако пин6 није стробо.

Како повезати релеј са упоређивачем

Следећа слика испод показује како се компаратор 311 може директно користити управљати релејем .

Овде, када ниво напона на улазном пин2 падне испод 0 В, пин3 постаје позитивнији од пин2. То доводи до искључивања колектора интерног транзистора, који укључује релеј. Тхе контакти релеја може се повезати са већим оптерећењем за извршавање жељене радње пребацивања.

Све док улаз (+) на пин2 остаје испод 0 В, релеј остаје УКЉУЧЕН. Супротно томе, када је позитиван сигнал доступан на пин2, релеј ће остати ИСКЉУЧЕН.

Круг за упоређивање помоћу ИЦ 339

ИЦ 339, такође популарно писан као ЛМ339, је четворокомпарат за упоређивање. Значи, укључује 4 одвојена компаратора напона чији су улази и излази на одговарајући начин завршени преко одговарајућих спољних пинова ИЦ пакета, као што је приказано доле.

Као и било који други компаратор, сваки блок компаратора има неколико улаза и један излаз. Када се ИЦ напаја применом напона на Вцц и контактима за напајање уземљења, он напаја све компаратере заједно. Дакле, чак и ако се користи један компаратор, сва остала 3 би трошила мало енергије.

Сви компаратори имају потпуно идентичне карактеристике, па можемо анализирати било коју од њих како бисмо научили основну функцију компаратора.

Када се позитивни диференцијални улаз примени на улазне стезаљке, што значи када је разлика између примењених сигнала позитивна, он искључује излазни транзистор. То доводи до тога да излаз приказује прекинут круг или плутајући прекид.

Када је диференцијални улаз негативан, што значи када је разлика између примењених сигнала на улазним пиновима негативна, УКЉУЧУЈЕ излазни транзистор компаратора, што доводи до тога да се излазни пин компаратора окреће негативно или на В-потенцијал.

Позивајући се на горњу слику, можемо схватити да када се неинвертујући (+) улаз ИЦ користи као референтни пин, напон нижи од ове референце на инвертујућем улазном пину (-) резултират ће излазом компаратор постати отворен. С друге стране, ако се (-) користи као референтни пин, ниво напона на (+) улазу већи од референтног довешће до тога да излаз постане негативан или на В-

Да би се сазнало како ИЦ 339 ради попут упоређивача, следећи пример приказује ИЦ као детектор преласка нуле.

У тренутку када се улазни сигнал подигне изнад 0 В, излаз се окреће високо на ниво В +. Излаз се искључује на В- само док се улаз држи испод 0 В.

Као што је претходно објашњено, референтни ниво не мора бити 0 В, он се може променити у било који други жељени ниво. Поред тога, можете користити и други улазни пин (+) као референтни пин, а (-) улазни пин као сигнални улазни пин за прихватање променљивог улазног сигнала.

Предност плутајућег излаза у упоредним ИЦ

Као што је разматрано у претходним објашњењима, излаз компаратора се пребацује преко БЈТ-а који има отворени колектор као излаз. Ово даје предност повезивања излаза два компаратора са ИЦ 339 директно као ан ИЛИ капија .

Леп пример кола за упоређивање прозора можете видети испод. Овде су два блока за упоређивање ИЦ 339 конфигурисана са једним заједничким улазним сигналом, а излази су спојени као ИЛИ капија.

Излаз одговарајућих компаратора се смањује кад год улазни сигнал пређе или доњи или горњи подешени праг, омогућавајући тако кориснику да зна када је сигнал изван постављеног нивоа прозора.

Упоредник прозора може се користити за корисне апликације као што су заштитник високог ниског напона коло, и соларни трагач коло итд.

Закључак

Из горњих објашњења сазнали смо да:

Упоредни уређаји су у основи јединице које имају два комплементарна улаза и један реагујући излаз. Излаз постаје висок или низак када ниво напона на једном од улаза пређе или падне од другог улаза, у зависности од тога који се улаз користи као референтни или на фиксном нивоу напона.

Иако се оперативно појачало може користити и као компаратор, специјализоване компараторне ИЦ-е су боље дизајниране за рад попут компаратора.

Наменске компараторне ИЦ као ЛМ311, ЛМ339 посебно су дизајниране за упоређивање, са бржим одзивом и флексибилном излазном струјом.

Ако имате било каквих повезаних питања, слободно их поставите кроз поље за коментаре испод.