Опамп хистереза ​​- прорачуни и разматрања дизајна

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





У већини кола аутоматског пуњача батерија на овом блогу можда сте видели опамп са функцијом хистерезе која је укључена за неке кључне функције. Следећи чланак објашњава значај и технике дизајна за функцију хистерезе у опамп круговима.

Да бисте тачно сазнали шта је хистереза, можете се обратити овом чланку који објашњава хистерезу на примеру релеја



Принцип рада

Слика 2 приказује конвенционални дизајн компаратора без употребе хистерезе. Овај аранжман функционише помоћу делитеља напона (Рк и Ри) за успостављање минималног прага напона.

компаратор без хистерезе

Упоредник би проценио и упоредио улазни сигнал или напон (Влн) са подешеним прагом напона (Втх).



Улазни напон напона компаратора који треба упоредити повезан је на инвертујући улаз, што ће резултирати излазом који има обрнути поларитет.

Сваки пут када је Вин> Втх излаз треба да се приближи негативном напајању (ГНД или логички минимум за приказани дијаграм). а кад Влн

Ово једноставно решење омогућава вам да одлучите да ли је оригинални сигнал, на пример температура изнад одређене одлучујуће граничне границе.

Упркос томе, коришћење ове технике може имати потешкоће. Интерференције на улазном напојном сигналу могу потенцијално проузроковати промене улаза изнад и испод подешеног прага покрећући неусаглашене или флуктуирајуће излазне резултате.

Упоредник без хистерезе

Слика 3 илуструје излазни одзив компаратора без хистерезе са флуктуирајућим обрасцем улазног напона.

излазни одзив компаратора без хистерезе са флуктуирајућим обрасцем улазног напона

Док напон улазног сигнала достиже подешену границу (мрежом делитеља напона) (Втх = 2,5В), он подеси више случајева испод, као и испод минималног прага.

Као резултат, излаз флуктуира превише у складу са улазом. У стварним круговима, овај нестабилни излаз може лако изазвати неповољне проблеме.

Као илустрацију, замислите да је улазни сигнал параметар температуре, а излазни одзив кључна апликација заснована на температури, што микроконтролер тумачи.

Флуктуирајући одзив излазног сигнала можда неће допринети тачним информацијама микроконтролеру и може произвести „збуњујуће“ резултате за микроконтролера на кључним нивоима прага.

Поред тога, замислите да је излаз за упоређивање потребан за погон мотора или вентила. Ово недоследно пребацивање током граничних вредности може присилити вентил или мотор да се УКЉУЧУЈУ / ИСКЉУЧУЈУ много пута током критичних прагова.

Али „кул“ решење кроз умерену промену кола упоређивања омогућава вам да укључите хистерезу која заузврат у потпуности елиминише трему током промене прага.

Хистереза ​​користи неколико различитих граничних вредности граничног напона како би се избегла флуктуирајућих прелаза као што се види у разматраном кругу.

Улаз улазног сигнала мора да пређе горњи праг (ВХ) да би се генерисао прелазак са ниског излаза или испод доњег подешеног ограничења прага (ВЛ) да би се пребацио на високи излаз.

Упоредник са хистерезом

Слика 4 указује на хистерезу упоређивача. Отпорник Рх се закључава на нивоу прага хистерезе.

компаратор са хистерезом који омогућава подешавање два прага

Сваки пут када је излаз на логичкој висини (5В), Рх остаје паралелно са Рк. Ово гура додатну струју у Ри, подижући гранични напон (ВХ) на 2,7В. Улазни сигнал ће вероватно морати да пређе ВХ = 2,7 В да би се излазни одговор подесио на логички најнижи ниво (0 В).

Док је излаз на логички ниском нивоу (0В), Рх је постављен паралелно са Ри. Ово смањује струју у Ри, спуштајући праг напона на 2,3В. Улазни сигнал ће желети да падне испод ВЛ = 2.3В да би подмирио излаз на логички висок ниво (5В).

Упоредни излаз са флуктуирајућим улазом

Слика 5 означава излаз упоређивача са хистерезом са флуктуирајућим улазним напоном. Ниво улазног сигнала би требало да се помери преко горње граничне границе (ВХ = 2,7 В) да би излаз опампа склизнуо на логички минимум (0 В).

излазни одзив компаратора са хистерезом са флуктуирајућим улазним напоном

Такође, ниво улазног сигнала треба да се помери испод доњег прага да би се излаз опампа глатко попео на логички висок ниво (5В).

Поремећај у овом примеру може бити занемарљив и стога се може занемарити захваљујући хистерези.

Али рекавши ово, у случајевима када су нивои улазног сигнала били изнад израчунатог опсега хистерезе (2,7 В - 2,3 В), могло би се постићи генерисање додатних флуктуирајућих излазних транзиционих одговора.

Да би се то отклонило, потребно је да се подешавање опсега хистерезе прошири довољно да би се уклонили индуковани поремећаји у датом специфичном моделу кола.

Одељак 2.1 пружа вам решење за одређивање компонената за фиксирање прагова у складу са изабраним захтевима примене.

Дизајн упоређивача хистерезе

Једначине (1) и (2) могу бити од помоћи при одлучивању о отпорницима којима се жели створити праг хистерезе напона ВХ и ВЛ. Потребно је произвољно одабрати једну вредност (РКС).

Унутар ове илустрације, РКС је одређен на 100к да помогне у смањењу тренутног извлачења. Рх је израчунат на 575к, сходно томе је примењена непосредна стандардна вредност 576к. Потврда за једначине (1) и (2) дата је у Додатку А.

Рх / Рк = ВЛ / ВХ - ВЛ

Дизајн упоређивача хистерезе

Дискусија о хистерези са практичним примером

Узимамо пример кола за пуњење акумулатора ИЦ 741 и сазнајемо како повратни хистерезни отпорник омогућава кориснику да подели потпуно одсечено пуњење и обнављање ниског наелектрисања релеја одвојеним неком разликом напона. Ако хистереза ​​није уведена, релеј би се брзо УКЉУЧИО ИСКЉУЧЕН на нивоу прекида, што би довело до озбиљних проблема са системом.

Питање је покренуо један од посвећених читалаца овог блога, господин Мике.

Зашто се користи референтни Зенер

Питање:

1) Здраво, овај склоп је врло генијалан!

Али имам неколико питања о упоредним опамповима

Зашто се за референтни напон користе 4,7 зенера? Ако не желимо да 12 волти падне испод 11 за пражњење, зашто тако ниска ценер вредност?

Да ли повратни отпор иде у виртуалну тачку уземљења отпорник 100К? Ако јесте, зашто је изабрана ова вредност?

Хвала на било каквој помоћи!

2) Такође, извињавам се, заборавио сам зашто има 4,7 зенера у основи транзистора БЦ 547?

3) Такође моје последње питање за данас за овај круг. Црвено / зелене индикационе ЛЕД диоде како се пале? Мислим, црвена ЛЕД је преко свог отпорника повезана на горњу + шину, повезује се са излазом ОПАМП-а, а затим се серијски спушта према зеленој ЛЕД.

Чини се да би истовремено радили обоје, будући да су у низу, у оба кола.

Да ли то има неке везе са кругом повратних информација и виртуалним тлом? Ох, мислим да могу да видим. Дакле, када је ОПАМП искључен, горња црвена ЛЕД

Струја пролази кроз повратни отпор (дакле, он је укључен) до виртуелне тачке уземљења? Али како се то искључује, када ОПАМП има излаз? Када ОП АМП добије излаз, видим да се спушта на зелену ЛЕД, али како се, у том стању, црвена ЛЕД тада искључује?

Хвала још једном на било каквој помоћи!

Мој одговор

4.7 није фиксна вредност, већ се може променити и у друге вредности, унапред подешени пин # 3 на крају подешава и калибрише праг према одабраној ценер вредности.

Питање

Дакле, референтни напон је да ли је зенер на пину 2 (поглед одозго опамп) тачан? Отпорник са повратном спрегом од 100 К и лонац стварају вредност хистерезе (што значи, разлика између пина 2 и 3 да би се опамп замахнуо до + напона шине)?

Опамп у овој конфигурацији увек покушава да пин 2 и 3 постигну исту вредност путем свог повратног отпора, тачно (нула, јер је делилац повратних информација @ 0, а пин 3 @ земља)?

Видео сам како овај соларни контролер пуњача ради без повратне спреге, само користећи неколико опампа са референтним иглама напона и лонцем на другом.

Само покушавам да схватим како хистереза ​​функционише у овом случају, не разумем математику у овом кругу. Да ли је 100к 10к унапред постављених повратних информација апсолутно неопходно?

У осталим опампским круговима не користе повратне информације, већ их користе у режиму конфигурације компаратора са напоном реф на инвертном / неинвертном пину, а када је један прекорачен, опамп се пребаци на свој напон шине

Шта повратна информација ради? Разумем формулу опамп добитка, да ли је у овом случају то 100к / 10к к разлика напона ПОТ напонске (унапред подешене) вредности и 4,7 зенера?

Или је ово Сцхмидтов окидачки тип хистерезе УТП ЛТП коло

Још увијек не добивам повратне информације код 100к / 10к већине компаратора за опамп. Видео сам само како користе опамп у засићењу. Можете ли објаснити зашто повратне информације и добитак за ово?

Ок, преварио сам се да се 10К унапред користи за поделу напона са 12волтне шине, зар не? Дакле, када је његова унапред подешена вредност према ПОТ брисачу већа? него зенер од 4.7В, високо окрећемо опамп? још увијек не добивају повратне информације од 100.000 и зашто се користе у кругу за успоредбу

како се спроводи хистереза ​​у опампу

Зашто се користи повратни отпорник

Мој одговор

Погледајте горњу примерну слику како бисте разумели како повратни отпор ради у опамповом кругу

Сигуран сам да знате како раде раздјелници напона? Чим пуна

детектује се праг пуњења, према подешавању пин-а 3, унапред подешени напон на пин-у 3 постаје само већи од зенер-напона пин 2, што приморава излаз опампа да се окрене на ниво напајања са својих претходних нула волта .... што значи да се тренутно мења са рецимо 0 на 14В.

У овој ситуацији сада можемо претпоставити да је повратна спрега повезана између 'позитивног напајања' и пина # 3 ... кад се то догоди, повратни отпор почне напајати ових 14В на пину # 3, што значи да додатно појачава унапред подешени напон и додаје неки додатни волти у зависности од његове вредности отпора, технички то значи да ове повратне информације постају паралелне са унапред подешеним отпорником који је постављен између његове централне и позитивне руке.

Дакле, претпоставимо да је током транзиционог пина бр. 3 био 4,8 В и то је пребацило излаз на ниво напајања и омогућило напајању да се врати до пина 3 кроз повратни отпорник, што је проузроковало да је пин 3 брже на 5В .... због овог пина # 3 напон ће требати дуже да се врати испод нивоа ценер-а од 4.7В, јер је повишен на 5В ... ово се назива хистереза.

Обе ЛЕД диоде никада неће упалити, јер је њихов спој повезан са пином бр. 6 опампа који ће бити на 0 В или напонском напону који ће осигурати да црвена ЛЕД лампица свијетли или зелена, али никада заједно.

Шта је хистереза

Питање

Хвала вам што сте одговорили на сва моја питања, посебно на она о повратним информацијама, која се чини помало напредном конфигурацијом, па би нова за мене била да ова опција склопке нисконапонске радне тачке ради и 14 волти на неинвертном, 12 волт зенер на инвертном референтни пин.

Једном када је 14 ВДЦ шина пала на 12, излаз опампа се укључује. Ово би активирало нисконапонски део кола. У вашем случају, пот од 10 кода се само „подешава“, „дели“ или доводи шину од 14 волти на напон ближи 4.7зенер? И даље контролишете 14 ВДЦ.

Мислим кад једном пређе на 11 ВДЦ итд., Желите омјер који ће замахнути опамп високо. ако сте 4.7 заменили другом ценер вредношћу, разделник пота би поставио нови однос, али пот још увек 'следи' или је у омјеру са шином 14 ВДЦ? Уместо да ставите 14ВДЦ на један опамп пин, ви га испуштате кроз преграду, али однос и даље контролише мали пад са рецимо 14ВДЦ на 11 ВДЦ кроз 10К пот, који ће пасти на 4,7В?

Само покушавам да схватим како склоп затвара 'ширење' од 11ВДЦ (где желимо да буде задата вредност ниског напона) и реф напона од 4,7Вдц. Већина упоредних кругова које сам видио управо имају реф вдц на пину 2, на пример 6 ВДЦ. а напон шине рецимо 12 ВДЦ. Тада лонац поставља разделник од те шине од 12ВДЦ, пада на 6 ВДЦ кроз средњу тачку разделника. Једном када се напон на пину 3 приближи реф 6 ВДЦ @ пину 2, опамп се окреће према својој конфигурацији (инвертни или неинвертни)

Можда је ово где ја забрљам овде - у другим круговима које сам гледао, претпоставља се да је напон на шини крут, али у овом случају ће пасти Његов пад (14ВДЦ на 11ВДЦ) узнемирава делилац напона 10К однос?

И да ли користите тај однос за референцу на 4.7 зенер? па ако имате пот 10К у средњем положају од 5 к, тај делилац би поставио 14ВДЦ на 7 ВДЦ (Р2 / Р1 + Р2) ако 14 шина пређе на 11 ВДЦ, средњи положај преграде сада је 5,5, тако да зависи од тога где се налази брисач, да ли почињем да га добијам?

Само прилагођавамо брисач док 4,7 не буде у односу на делилац напона и пад шине који желимо?

тако да овај круг користи редовне принципе упоредних опампа, али са додатним утицајем хистерезе за регулацију задате тачке ниског напона?

Мој одговор

Да, добро сте схватили.

Ценер од 12 В такође би радио, али то би проузроковало пребацивање опампа између 12 В и 12,2 В, систем повратне спреге омогућава опампу да се пребацује између 11 В и 14 В, то је главна предност коришћења повратног отпорника за хистерезу.

Слично томе, у мом случају, ако би се уклонио повратни отпор, опамп би почео често осцилирати између нивоа одсека 14,4 В и нивоа окретања 14,2 В. јер би се по подешавању 10К унапред опампер одсјекао на 14,4В и чим би напон батерије пао за неколико миливолти, опампа би се поново ИСКЉУЧИЛА, а то би наставило континуирано узрокујући стално УКЉУЧИВАЊЕ / ИСКЉУЧИВАЊЕ пребацивање релеја.

Међутим, горња ситуација би била у реду да се није користио релеј, него транзистор.

Питање

Обично оно што видим у упоредним уређајима је фиксни напон какав имате @ пин 2, обично кроз делилац напона или ценер итд., Затим на пин 3 променљиви напон од извора - пот - земља конфигурација са брисачем (лонцем) у средини и брисач ће пронаћи постављену тачку пина 2.

У вашем случају 4,7 фиксни напон зенера и окрећите опамп приближно на његове шине, према његовој конфигурацији где је збуњујуће то што је 10К брисач у вашем кругу постављен на 14,4 волти? Онда би то требало да пређе 4.7 зенера? Не схватам утакмицу?

Како подесити граничне тачке путовања

Мој одговор

прво смо поставили горњи праг одсечен кроз лонац напајањем 14,4В из променљивог напајања са отклопљеним повратним отпорником.

након што се постави горе, у прикључак прикључујемо правилно одабрани отпорник за хистерезу, а затим започињемо са смањењем напона док не нађемо да се опамп искључи на жељеном доњем рецимо 11В.

ово савршено поставља коло.

САД, пре него што то практично потврдимо, прво се повежемо да је батерија повезана, а затим укључена.

ово је важно како би се напајање могло повући за ниво батерије и започети са нивоом који је тачно једнак нивоу пражњења батерије.

то је све, након овога све се одвија глатко с опампом слиједећи одрезани образац који је поставио корисник.

друга важна ствар је да струја напајања мора бити око 1/10 од акумулатора акумулатора тако да извор напајања може лако да се повуче на почетку.

Питање

Да, добро сам размишљао и без хистерезе то не би успело. Ако на пин 2 поставим 7 зенера, подесим Вин @ пин 3 кроз делилац напона од 5 к на 7 волти и испражњену батерију на колу, чим би се батерија напунила на 14 волти, реле би упао и увуците терет, али би терет одмах спустио 7 у лонац, па би релеј испао. Без хистерезе, сада видим зашто не бих радио, хвала

Мој одговор

Чак и без оптерећења, батерија се никада неће држати ограничења од 14,4В и одмах ће покушати да се смири на око 12,9В или 13В.

Када се опамп о / п пребаци на (+), постаје једнако добар као и доводна шина, што подразумева да се повратни отпор повеже са доводном шином, што даље подразумева да је пин # 3 подвргнут одвојеном паралелном напону поред унапред подешава отпор горњег дела који је повезан са доводном шином.

Овај додатни напон из повратне спреге доводи до тога да пин # 3 порасте са 4,7В на 5В ... ово мења прорачун за пин3 / 2 и приморава опамп да остане заскочен док 5В не падне испод 4,7в, што се дешава само када напон акумулатора падне на 11В .... без тога би се опамп непрекидно пребацио између 14,4В и 14,2В

Шта је пуни напон пуњења и хистереза

Следећа дискусија говори нам о томе колики је напон пуњења оловних батерија и значај хистерезе у системима за пуњење батерија. Питања је постављао господин Гирисх

Расправа о параметрима пуњења батерије
Имам неколико питања због којих се почешем по глави:
1) Колики је пуни напон батерије за стандардну оловно-киселинску батерију, на којем напону батерија треба да одсече од пуњача. Колики мора бити напон пливајућег пуњења за оловну батерију.
2) Да ли је отпорник за хистерезу кључан у кругу упоређивања? без тога да ли ће радити исправно? Гуглао сам и нашао много збуњујућих одговора. Надам се да можете одговорити. Пројекти су у току.
Поздрави.

Прекид пуног пуњења и хистереза
Здраво Гирисх,
1) За оловну батерију од 12 В потпуно напуњено напајање је 14,3 В (гранична вредност), плутајуће пуњење може бити најмања количина струје при овом напону што спречава самопражњење батерије, а такође спречава батерија од прекомерног пуњења.

По правилу, ова струја може бити око Ах / 70, што је 50 до 100 пута мање од АХ оцене батерије.
У опамповима је потребна хистереза ​​како би се спречило да производе флуктуирајући излаз (УКЉ / ИСКЉУЧЕНО) као одговор на флуктуирајуће улазе које надгледа опамп.

На пример, ако је опамп без функције хистерезе конфигурисан за надгледање стања прекомерног пуњења у систему за пуњење акумулатора, тада ће при пуном нивоу пуњења чим се искључи пуњење батерије, батерија показати тенденцију пада напона и покушај да се слегне у неки положај нижег напона.

Можете га упоредити са пумпањем ваздуха унутар цеви, све док је притисак пумпања ваздух у цеви, али чим се пумпање заустави, цев почиње полако да се испухује ... исто се догађа и са батеријом.

Када се то догоди, референтна референца опампа се врати и на њеном излазу се затражи да поново укључи пуњење, што опет гура напон акумулатора према вишем прагу одсецања, а циклус се понавља ...... ова акција ствара брзо пребацивање излаза опампа на пуни праг пуњења. Ово стање се обично не препоручује у било ком упоредном систему који контролира опамп, а то може довести до релејног брбљања.

Да бисмо то спречили, додајемо отпорник за хистерезу преко излазног пина и сензорског пина опампа, тако да на граничном пресеку опамп искључи свој излаз и заскочи се у том положају, и осим и док не уђе сензорски феед се заиста спустио на небезбедну доњу границу (при чему хистереза ​​оампа не може да задржи резу), опамп се затим поново УКЉУЧИ.

Ако имате више недоумица у вези напона пуног пуњења оловних батерија и значаја хистерезе у системима за пуњење батерија, немојте се устручавати да их изнете кроз коментаре.




Претходни: Једнофазни круг контролера млазне пумпе Следеће: Како направити круг испитивача влаге у земљишту са једним ИЦ 741