مبدأ عمل المقارن التناظري وتطبيقاته العملية

مبدأ العمل والتطبيقات العملية للمقارنات التناظرية

المقارنة التناظرية هي مكون إلكتروني أساسي يستخدم لمقارنة جهدين كهربائيين وإخراج نتيجة متوافقة. لها تطبيقات واسعة في أنظمة إلكترونية مختلفة. أدناه شرح مفصل لمبدأ العمل والتطبيقات العملية للمقارنات التناظرية.

مبدأ العمل

الهيكل الأساسي:

• تتكون المقارنة التناظرية عادة من مكبر فرق مع طرفي إدخال: الطرف الإيجابي للإدخال (الإدخال غير المعكوس، +) والطرف السالب للإدخال (الإدخال المعكوس، -).

• يقدم الطرف الخرجي عادة إشارة ثنائية تشير إلى العلاقة بين الجهدين الكهربائيين الداخلين.

الطريقة:

• عندما يكون الجهد عند الطرف الإيجابي للإدخال (V+ ) أعلى من الجهد عند الطرف السالب للإدخال (V−)، يكون خرج المقارنة مرتفعًا (عادةً الجهد التغذية VCC).

• عندما يكون الجهد عند الطرف الإيجابي للإدخال (V+ ) أقل من الجهد عند الطرف السالب للإدخال (V−)، يكون خرج المقارنة منخفضًا (عادةً الأرض GND).

يمكن التعبير عن ذلك رياضيًا كالتالي:

التراكم:

لمنع المقارنة من التحويل السريع لخرجها عندما تكون الجهود الداخلة قريبة من العتبة، يمكن إدخال التراكم. يتم تحقيق التراكم بإضافة مقاومات في حلقة رد فعل إيجابي، مما يخلق نطاق جهد صغير لتغيير الخرج، وبالتالي تعزيز استقرار النظام.

التطبيقات العملية

• اكتشاف نقطة الصفر:يمكن استخدام المقارنات للكشف عن نقاط الصفر في الإشارة المتغيرة. على سبيل المثال، في دوائر إدارة الطاقة، يمكن للمقارنة مراقبة نقاط الصفر في مصدر الطاقة المتغير لتحقيق التزامن في عمل الدوائر الأخرى.

• مراقبة الجهد:يمكن استخدام المقارنات لمراقبة ما إذا كان جهد التغذية يتجاوز أو ينخفض عن حد معين. على سبيل المثال، في أنظمة إدارة البطاريات، يمكن للمقارنة اكتشاف ما إذا كان جهد البطارية منخفضًا للغاية، مما يؤدي إلى تشغيل إنذار أو إيقاف النظام.

• تحسين الإشارة:يمكن للمقارنات تحويل الإشارات التناظرية التي تتغير ببطء إلى إشارات مربعية. على سبيل المثال، في أنظمة الاتصالات، يمكن للمقارنة تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية لمعالجتها بشكل أعمق.

• تعديل عرض النبضة (PWM):في دوائر التحكم في PWM، يمكن للمقارنات مقارنة جهد مرجع ثابت مع موجة شبه منحرفة لإنتاج إشارة PWM ذات نسبة دورة قابلة للتعديل. تستخدم هذه الإشارة بشكل شائع في التحكم في المحركات والتخفيف في الأضواء ومحولات الطاقة.

• مراقبة درجة الحرارة:يمكن استخدام المقارنات في دوائر مراقبة درجة الحرارة. على سبيل المثال، تختلف مقاومة الثرميستور مع درجة الحرارة، ويمكن للمقارنة تحويل هذا التغيير إلى إشارة تبديل للتحكم في المدفأة أو المبرد.

• الكشف الضوئي:يمكن استخدام المقارنات في دوائر الكشف الضوئي. على سبيل المثال، يختلف تيار الخرج من الفوتودايود مع شدة الضوء، ويمكن للمقارنة تحويل هذا التباين إلى إشارة تبديل لأتمتة السيطرة على الإضاءة أو أنظمة الأمن.