Lyginamosios grandinės naudojant IC 741, IC 311, IC 339

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Pagrindinė lyginamosios grandinės funkcija palyginti du įtampos lygius jo įvesties kaiščiuose ir sukurti išėjimą, parodantį, kurios įėjimo įtampos potencialas yra didesnis nei kito.

Šiame straipsnyje mes išsamiai sužinosime, kaip teisingai suprojektuoti lyginamąsias grandines naudojant populiarias IC, tokias kaip IC 741, IC 311 ir IC LM339



Skirtumas tarp komparatoriaus ir op

„IC 741“ yra idealus vieno opo stiprintuvo pavyzdys, o „IC LM311“ galima laikyti geru dedikuoto vieno lygintuvo pavyzdžiu.

Abi šios dalys turi identišką „trikampio“ formos prietaiso simbolį, kurį paprastai atpažįstame ir naudojame lyginamosioms grandinėms brėžti. Tačiau šių dviejų palyginamųjų formų atsakas gali turėti keletą pagrindinių skirtumų.



Nors tiek stiprintuvą, tiek komparatorių galima sukonfigūruoti, kad būtų galima palyginti skirtingus signalus jų įvesties kaiščiuose, pagrindiniai dviejų partnerių skirtumai yra šie:

  • Įjungus maitinimą, stiprintuvo išėjimas bus teigiamas arba neigiamas, atsižvelgiant į įvesties kaiščio įtampos lygį, tačiau niekada negali būti atviras. Priešingai, palyginamoji išvestis gali būti tiek atvira, tiek įžeminta (neigiama), tiek slankioji.
  • Operacinio stiprintuvo išvestis gali veikti be jokių pakeliamų ar nuimamų rezistorių, tačiau norint, kad išvesties pakopa veiktų normaliai, norint palyginti išvestį, visada reikės išorinio rezistoriaus.
  • Operacinis stiprintuvas gali būti naudojamas didelio stiprinimo stiprintuvų grandinėms kurti, tokioms programoms negalima naudoti palyginimo.
  • Operacinio stiprintuvo išėjimo perjungimo atsakas paprastai yra lėtesnis, palyginti su palyginamuoju IC.

Klasikinį lyginamojo grandinės dizainą galima pamatyti šiame paveiksle:

Čia išėjimas reaguoja „aukštu“ skaitmeniniu signalu, kai įtampa neinvertuojančiame (+) įėjime yra didesnė nei invertuojančioji (-) įvestis. Priešingai, išvestis paverčia žemą skaitmeninį signalą, kai netiesioginė įėjimo įtampa yra mažesnė nei invertuojančios įėjimo įtampa.


Remiantis aukščiau pateiktu paveikslu, galime pamatyti standartinį lyginamojo grandinės, turinčios vieną įvestį (šiame pavyzdyje apverčiančią įvestį), sukonfigūruotą su etalonine įtampa, ir kito įvesties kaiščio, kuris yra netiesioginis įėjimas, prijungtas prie įėjimo signalo įtampos, jungtį. .

Per tą laiką, kai Vin laikoma žemesnėje įtampoje nei etaloninė įtampa +2 V, išėjimas lieka žemas, esant maždaug -10 V. Jei Vin padidėja šiek tiek daugiau nei +2 V, išvestis iškart keičia būseną ir tampa aukšta iki maždaug 10 V. Šis būsenos pokytis išėjime nuo -10 V iki +10 V rodo, kad Vin tapo didesnis nei pamatinis +2 V.

Pagrindinis komponentas, esantis bet kuriame lyginamajame įrenginyje, yra stiprintuvo grandinė, kurios įtampa yra labai didelė. Norėdami tiksliai ištirti palyginimo veikimą, galime paimti IC 741 pavyzdį, kaip parodyta žemiau:

IC 741 išėjimo palyginamoji bangos forma

Čia galime pamatyti, kad invertuojantis įvesties kaištis2 (-) nurodomas įžeminimu arba 0 V lygiu. Sinusoidinis signalas nukreipiamas ant pin3, kuris yra neinvertuojantis op amp stiprintuvas. Šis pakaitomis besikeičiantis sinusinis signalas lemia išvesties perėjimą tarp didelės ir žemos išėjimo būsenų, kaip nurodyta dešinėje vaizdo pusėje.

Kai įvestis „Vin“ per milivoltą juda per 0 V atskaitą, skirtumą sustiprina vidinis didelio stiprinimo IC stiprintuvas, todėl išvestis padidėja esant teigiamam išėjimo sodrumui. Ši sąlyga išlieka tol, kol Vin signalas lieka virš 0 V atskaitos.

Kai tik signalo lygis nukrenta atspalviu žemiau 0 V atskaitos, išvestis nukreipiama į žemesnį jos prisotinimo lygį. Vėlgi, ši sąlyga išlieka tol, kol Vin įvesties signalas lieka žemiau 0 V atskaitos lygio.

Aukščiau pateiktas paaiškinimas ir paveikslėlyje pateikta bangos forma aiškiai rodo išėjimo skaitmeninį atsaką tiesiškai kintančiam įėjimo signalui.

Įprastoms programoms atskaitos lygis nebūtinai turi būti 0 V, jis gali būti bet koks teigiamas lygis pagal reikalavimą. Jei reikia, atskaitos taškas taip pat gali būti prijungtas prie teigiamos arba neigiamos maitinimo linijos, o įvesties signalas yra naudojamas kitame įvesties kaište.

Naudojant IC 741 kaip palyginimą

Šiame pavyzdyje sužinosime, kaip efektyviai naudokite op amp kaip palyginimo priemonę

IC 741 palygintuvas šviesos diodams valdyti

Paveiksle galime pamatyti op amp stiprinimo grandinę, veikiančią su teigiama atskaitos padėtimi, esančia jos invertuojančiame įvesties kaištyje (-). Išėjimas pritvirtintas šviesos diodu.

Naudodami įtampos daliklio tinklo formulę, mes galime apskaičiuoti referencinės įtampos vertę IC (-) įvesties kaište.

Vref = 10 k / 10 k + 10 k x +12 V = +6 V

Kadangi ši nuoroda yra susijusi su IC (-) kaiščiu, jei įtampa Vin (+) įėjime eina didesnė už šią atskaitą arba tampa teigiamesnė už atskaitos tašką, privers išvestį Vo perjungti į teigiamą prisotinimo lygį.

Dėl to šviesos diodas užsidegs, nurodydamas, kad Vin tapo teigiamesnis už pamatinį +6 V lygį.

Priešingai, jei neinvertinė įvestis (+) yra sukonfigūruota kaip atskaitos kaištis, o „Vin“ pritaikyta invertuojančios įvesties (-) kaiščiui, išėjimas bus žemas, kai tik „Vin“ įvestis nukris žemiau pamatinės vertės, ir atvirkščiai.

Tai akimirksniu sukels šviesos diodą.

Todėl šviesos diodą galima įjungti arba išjungti tam tikram įvesties signalui, tinkamai prijungiant įvesties kaištį su atskaitos lygiu ir įvesties signalu.

Specializuotų palyginamųjų IC vienetų naudojimas

Paprastai op stiprintuvai puikiai veikia kaip lyginamosios grandinės, tačiau naudojant specialų komparatoriaus IC veikia dar geriau nei op amp.

Palyginamieji IC yra specialiai sukurti komparatoriaus funkcijai ir rodo geresnį atsaką, pavyzdžiui, greitesnį perėjimą prie išėjimo tarp teigiamo ir neigiamo lygių.

Šie IC turi didesnį atsparumą triukšmui, ir daugeliu atvejų išėjimai gali būti tiesiogiai naudojami kroviniui vairuoti.

Išsamiau sužinokite apie keletą populiarių palyginamųjų IC, iš šios diskusijos.

Lyginamoji grandinė naudojant IC 311

LM311 supaprastinta schema Išsami informacija apie IC 311 palyginamąjį pinoutą

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas palyginimo IC 311 vidinis išdėstymas ir išsami informacija. IC yra suprojektuotas taip pat veikti iš dvigubo maitinimo šaltinio, esant +15 V ir -15 V diapazonui, kuris yra standartinis suderinamas lygis visiems šiuolaikiniai skaitmeniniai IC.

Išvesties pakopa IC viduje turi bipolinį tranzistorių, turintį plaukiojančius kolektoriaus ir emiterio gnybtus. Tai reiškia, kad šio tranzistoriaus išvestį galima sukonfigūruoti dviem skirtingais būdais:

  1. Pridedant prisitraukimo rezistorių su kolektoriaus kaiščiu7 ir įžeminant spinduolio kaištį1, o vėliau naudojant kolektorių kaip išėjimą.
  2. Sujungdami kolektorių su teigiama linija ir naudodami emiterį kaip išvestį.

Transistoriaus išvestis taip pat gali būti naudojama relės ar nedidelės apkrovos, pavyzdžiui, lempos, valdymui tiesiogiai be išorinio buferio.

IC taip pat yra balansas ir strobos įvestis, kurią galima susieti su išvestimi.

Šiuose skyriuose aptarsime keletą naudingų šio IC programų:

LM311 vidinis išdėstymas su išvestimi, sujungta su traukimo rezistoriumi

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip IC 311 gali būti sukonfigūruotas kaip a nulio kirtimo detektorius lygintuvu, kad jis suvoktų įėjimo įtampą, kai tik ji kerta nulinę liniją.

Galima pastebėti, kad 311 apversta įvestis (-) sujungta su žeme. Per tą laiką, kai įvesties signalas yra teigiamame lygyje, išėjimo tranzistorius lieka įjungtas, kuris išvestyje (tranzistoriaus kolektoriuje) sukuria žemą (-10 šiame pavyzdyje).

Kai tik įvesties signalas tampa neigiamas arba žemesnis nei 0 V, tranzistorius išjungiamas. Tai sukuria teigiamą + 10 V IC kolektoriaus išėjime. Tai leidžia mums žinoti, kada įvesties signalas yra virš nulio lygio ir kada jis nukrito žemiau nulio lygio.

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip IC 311 komparatorius gali būti naudojamas sukant grandinę.

Šiame palyginamosios grandinės pavyzdyje išvesties kaištis 7 pasisuks aukštai, kai pin3 įtampos lygis pakils virš PIN2 atskaitos. Bet tai gali atsitikti tik tada, kai pin6 strobos įvesties kaištis yra žemas arba 0 V

LM311 kaip strobo palyginamoji grandinė

Kai tranzistoriaus pagrinde yra naudojamas didelis TTL stroboskopas, PIN6 tampa žemas, todėl IC išėjimo tranzistorius išsijungia ir taip leidžia pin7 eiti aukštai.

Išvestis ir toliau yra aukšta tol, kol TTL įvestis yra aukšta, neatsižvelgiant į įėjimo signalo būklę pin3.

Tačiau, jei TTL signalas yra naudojamas strobed forma, tada išėjimas reaguoja į įvesties signalą pin3. Paprasčiau tariant, išvestis lieka užrakinta aukštyje, nebent pin6 yra strobuotas.

Kaip prijungti relę su komparatoriumi

Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip galima tiesiogiai naudoti palyginamąjį 311 valdyti relę .

LM311 kaip relės valdymo palyginimas

Čia, kai įtampos lygis įvesties kaištelyje2 nukrenta žemiau 0 V, kaištis 3 tampa labiau teigiamas nei kaištis2. Tai priverčia išjungti vidinio tranzistoriaus kolektorių, kuris įjungia relę. The relės kontaktai gali būti prijungtas su didesne apkrova norimam perjungimo veiksmui atlikti.

Kol (2) įvesties (+) įvestis lieka žemesnė nei 0 V, relė lieka įjungta. Ir atvirkščiai, kai teigiamas signalas yra ant 2 kaiščio, relė liks išjungta.

Lyginamoji grandinė naudojant IC 339

IC 339, taip pat populiariai parašytas kaip LM339, yra keturkampis palyginamasis IC. Tai reiškia, kad jis apima 4 atskirus įtampos palygintuvus, kurių įėjimai ir išėjimai yra tinkamai nutraukti per atitinkamus išorinius IC paketo kaiščius, kaip parodyta žemiau.

LM339 prisegamas piešinys

Kaip ir bet kuriame kitame palyginamajame elemente, kiekviename palyginimo bloke yra pora įėjimų ir vienas išėjimas. Kai IC maitinamas įtampą per Vcc ir įžeminimo tiekimo kaiščius, jis maitina visus lygintuvus kartu. Taigi, net jei naudojamas vienas komparatorius, visi kiti 3 sunaudotų tam tikrą energiją.

Visi lyginamieji elementai turi visiškai identiškas charakteristikas, todėl mes galime išanalizuoti bet kurį iš jų, kad sužinotume pagrindinę palyginamąją funkciją.

LM339 palyginamojo kaiščio konfigūracija

Kai įvesties gnybtuose yra teigiamas diferencinis įėjimas, ty kai skirtumas tarp taikomų signalų yra teigiamas, jis išjungia išėjimo tranzistorių. Dėl to išvestis rodo atvirą arba plaukiojančią atvirą grandinę.

Kai diferencinis įėjimas yra neigiamas, ty kai skirtumas tarp taikomų signalų įėjimo kaiščiuose yra neigiamas, jis įjungia komparatoriaus išėjimo tranzistorių, dėl kurio komparatoriaus išvesties kaištis pasisuka neigiamai arba esant V potencialui.

Remdamiesi aukščiau esančiu paveikslu, galime suprasti, kad kai IC neinvertuojantis (+) įėjimas naudojamas kaip atskaitos kaištis, žemesnės nei šios atskaitos įtampa invertuojančio įvesties kaiščio (-) metu bus gaunama lyginamasis tapti atviru. Kita vertus, jei (-) naudojamas kaip atskaitos kaištis, dėl įtampos lygio (+) įėjime, aukštesniame už atskaitos tašką, išvestis taps neigiama arba V

Norint sužinoti, kaip IC 339 veikia kaip lygintuvas, šiame pavyzdyje IC parodomas kaip nulio kirtimo detektorius.

LM339 palyginamoji perjungimo bangos forma

Tuo momentu, kai įėjimo signalas pakyla virš 0 V, išėjimas pasukamas aukštai V + lygyje. Išėjimas išjungiamas tik esant V - įėjimas laikomas žemiau 0 V.

Kaip paaiškinta anksčiau, atskaitos lygis nebūtinai turi būti 0 V, jį galima pakeisti į bet kurį kitą norimą lygį. Be to, taip pat galite naudoti kitą įvesties kaištį (+) kaip atskaitos kaištį ir (-) įvesties kaištį kaip signalo įvesties kaištį, skirtą priimti skirtingą įvesties signalą.

Privalumas turėti kintamą išėjimą palyginamuosiuose IC

Kaip aptarta ankstesniuose paaiškinimuose, palyginamieji išėjimai perjungiami per BJT, kurių išėjimas yra atviras kolektorius. Tai suteikia pranašumą, kai du lygintuvus iš „IC 339“ jungiate tiesiogiai kaip ir ARBA vartai .

Gražų langų palyginamojo grandinės pavyzdį galima pamatyti žemiau. Čia du IC 339 komparatorių blokai sukonfigūruoti vienu bendru įvesties signalu, o išėjimai sujungiami kaip ARBA vartai.

LM339 kaip langų palyginimo priemonė

Atitinkamų palyginamųjų įrenginių išėjimas būna žemas, kai įėjimo signalas peržengia apatinę arba viršutinę nustatytą ribą, taigi vartotojas gali žinoti, kada signalas yra už nustatyto lango lygio.

Langų palyginimas gali būti naudojamas naudingoms programoms, tokioms kaip aukštos žemos įtampos apsauga grandinė ir saulės sekimo įrenginys grandinė ir kt.

Išvada

Iš pirmiau pateiktų paaiškinimų sužinojome, kad:

Lygintuvai iš esmės yra vienetai, turintys du vienas kitą papildančius įėjimus ir vieną reaguojantį išėjimą. Išėjimas tampa aukštas arba žemas, kai įtampos lygis vienoje iš įėjimų yra didesnis ar žemesnis nei kito įėjimo, atsižvelgiant į tai, kuris įėjimas naudojamas kaip atskaitos taškas, ar esant fiksuotam įtampos lygiui.

Nors op stiprintuvas taip pat gali būti naudojamas kaip lyginamasis, specializuoti palyginamieji IC yra geriau suprojektuoti veikti kaip lygintuvai.

Skirtos lyginamosios IC, tokios kaip LM311, LM339, yra specialiai sukurtos komparatorių taikymui, pasižyminčios greitesniu atsaku ir lanksčia didelės srovės išvesties galimybe.

Jei turite kokių nors susijusių klausimų, prašome jų užduoti per žemiau esantį komentarų laukelį.




Pora: Kaip veikia transformatoriai Kitas: dvikryptis jungiklis