Hoe een opamp te gebruiken als een comparatorcircuit

In deze post leren we uitgebreid hoe we elke opamp kunnen gebruiken als een comparator in een circuit voor het vergelijken van ingangsverschillen en het produceren van de bijbehorende uitgangen.

Wat is een opamp-vergelijker

We zijn geweest met behulp van een op amp IC waarschijnlijk sinds we elektronica begonnen te leren, verwijs ik naar deze prachtige kleine IC 741, waarmee vrijwel elk op vergelijkers gebaseerd circuitontwerp haalbaar wordt.

Hier bespreken we een van de eenvoudige toepassingsschakelingen van dit IC waar het zich bevindt geconfigureerd als comparator Het is dan ook geen verrassing dat de volgende applicaties op verschillende manieren kunnen worden gewijzigd, afhankelijk van de gebruikersvoorkeur.

Zoals de naam suggereert, verwijst opamp-comparator naar de functie van het vergelijken tussen een bepaalde set parameters of kan het slechts een paar magnitudes zijn, zoals in het geval.

Omdat we in de elektronica voornamelijk te maken hebben met spanningen en stromen, worden deze factoren de enige factor en worden ze gebruikt voor het bedienen of regelen of besturen van de verschillende betrokken componenten.

In het voorgestelde ontwerp van de opamp-comparator worden in principe twee verschillende spanningsniveaus gebruikt bij de ingangspennen om ze te vergelijken, zoals weergegeven in het onderstaande diagram.

DENK ERAAN DAT DE SPANNING OP DE INPUT PINS HET DC-VOEDINGSNIVEAU VAN DE OP AMP NIET MAG OVERSCHRIJDEN, IN DE BOVENSTAANDE FIGUUR MAG DEZE +12 V NIET OVERSCHRIJDEN

De twee ingangspinnen van een opamp worden de inverterende (met een minteken) genoemd en de niet-inverterende pin (met een plusteken) worden de detectie-ingangen van de opamp.

Bij gebruik als comparator wordt een van de pinnen van de twee voorzien van een vaste referentiespanning, terwijl de andere pin wordt gevoed met de spanning waarvan het niveau moet worden bewaakt, zoals hieronder weergegeven.

De bewaking van de bovenstaande spanning wordt gedaan met verwijzing naar de vaste spanning die is toegepast op de andere complementaire pin.

Daarom, als de spanning die moet worden bewaakt boven of onder de vaste referentiedrempelspanning komt, keert de uitgang terug naar zijn oorspronkelijke toestand of verandert hij de polariteit van de uitgangsspanning.

Videodemo

Hoe een Opamp Comparator werkt

Laten we de bovenstaande uitleg analyseren door het volgende voorbeeldcircuit van een lichtsensorschakelaar te bestuderen.

Als we naar het schakelschema kijken, zien we dat het circuit op de volgende manier is geconfigureerd:

We kunnen zien dat de pin # 7 van de opamp die de + voedingspin is, is verbonden met de positieve rail, op dezelfde manier is pin # 4, die de negatieve voedingspin is, verbonden met de negatieve of liever de nul voedingsrail van de voeding. .

De bovenstaande paar pinverbindingen voeden het IC zodat het zijn beoogde functies kan voortzetten.

Zoals eerder besproken, is pin # 2 van het IC verbonden op de kruising van twee weerstanden waarvan de uiteinden zijn verbonden met de positieve en negatieve rails van de voeding.

Deze opstelling van de weerstanden wordt een potentiaalverdeler genoemd, wat betekent dat het potentiaal of het spanningsniveau op de kruising van deze weerstanden ongeveer de helft van de voedingsspanning zal zijn, dus als de voedingsspanning 12 is, zal de kruising van het potentiaalverdelingsnetwerk 6 volt zijn, enzovoort.

Als de voedingsspanning goed is geregeld, ligt het bovenstaande spanningsniveau ook goed vast en kan het daarom worden gebruikt als referentiespanning voor de pin # 2.

Daarom verwijzend naar de junctiespanning van de weerstanden R1 / R2, wordt deze spanning de referentiespanning op pin # 2, wat betekent dat de IC elke spanning die boven dit niveau uitkomt, bewaakt en erop reageert.

De detectiespanning die moet worden bewaakt, wordt toegepast op pin # 3 van de IC, in ons voorbeeld is dit via een LDR. De pin # 3 is verbonden op de kruising van de LDR-pin en een vooraf ingestelde terminal.

Dat betekent dat dit knooppunt weer een potentiaalverdeler wordt, waarvan het spanningsniveau deze keer niet vaststaat omdat de LDR-waarde niet vast kan worden gesteld en zal variëren met het omgevingslicht.

Stel nu dat u wilt dat het circuit de LDR-waarde ergens precies rond wanneer de schemering invult, wilt dat de spanning op pin # 3 of op de kruising van de LDR en de preset net boven de 6V-markering komt.

Wanneer dit gebeurt, stijgt de waarde boven de vaste referentie op pin # 2, dit informeert de IC over de detectiespanning die stijgt boven de referentiespanning op pin # 2, dit keert onmiddellijk de uitgang van de IC terug die naar positief verandert vanaf zijn oorspronkelijke nulspanning positie.

De bovenstaande verandering in de toestand van het IC van nul naar positief, triggert de relaisstuurtrap die de belasting of de lichten die mogelijk zijn aangesloten op de relevante contacten van het relais AAN schakelt.

Onthoud dat de waarden van de weerstanden die zijn aangesloten op pin # 2 ook kunnen worden gewijzigd om de detectiedrempel van pin # 3 te wijzigen, zodat ze allemaal onderling afhankelijk zijn, waardoor je een brede variatiehoek van de circuitparameters hebt.

Een ander kenmerk van de R1 en R2 is dat het het gebruik van een voeding met dubbele polariteit overbodig maakt, waardoor de betreffende configuratie erg eenvoudig en netjes is.

De detectieparameter verwisselen met de aanpassingsparameter

Zoals hieronder wordt getoond, kan de hierboven toegelichte bedieningsreactie gewoon worden omgekeerd door de invoerpenposities van de IC te verwisselen of door een andere optie te overwegen waarbij we alleen de posities van de LDR en de preset onderling veranderen.

Dit is hoe elke standaard opamp zich gedraagt ​​wanneer deze is geconfigureerd als een comparator.

Samenvattend kunnen we zeggen dat in elke opamp-gebaseerde compartaor de volgende bewerkingen plaatsvinden:

Praktisch voorbeeld # 1

1) Wanneer op de inverterende pin (-) een vaste spanningsreferentie wordt toegepast en de niet-inverterende (+) ingangspen wordt onderworpen aan een veranderende sensing volatge, blijft de uitgang van de opamp 0V of negatief zolang de (+) pin voltage blijft onder het (-) refernce pin voltage niveau.

Afwisselend zodra de (+) pin volatge hoger wordt dan de (-) spanning, verandert de uitgang snel naar het positieve DC-voedingsniveau.

Voorbeeld 2

1) Omgekeerd, wanneer de niet-inverterende pin (+) wordt toegepast op een vaste spanningsreferentie, en de inverterende (-) ingangspen wordt onderworpen aan een veranderende detectiespanning, blijft de uitgang van de opamp gelijkspanning leveren of positief zolang de (-) pin-spanning blijft onder het (+) refernce-pin-spanningsniveau.

Afwisselend zodra de (-) pin volatge hoger wordt dan de (+) spanning, wordt de uitgang snel negatief of schakelt UIT naar 0V.