Работният принцип на аналогосравнителното устройство и неговото практически приложение

Принцип на действие и практически приложения на аналоговите компаратори

Аналоговият компаратор е фундаментален електронен компонент, използван за сравнение на две входни напрежения и извеждане на съответстващ резултат. Има широко приложение в различни електронни системи. По-долу е дадено подробно обяснение на принципа на действие и практически приложенията на аналоговите компаратори.

Принцип на действие

Основна структура:

• Аналоговият компаратор обикновено се състои от диференциален усилвател с два входа: положителен вход (неинвертиращ вход, +) и отрицателен вход (инвертиращ вход, -).

• Изходният терминал обикновено предоставя бинарен сигнал, показващ отношениято между двете входни напрежения.

Функциониране:

• Когато напрежението в положителния вход (V+ ) е по-високо от напрежението в отрицателния вход (V−), изходът на компаратора е висок (обикновено напрежението на захранване VCC).

• Когато напрежението в положителния вход (V+ ) е по-ниско от напрежението в отрицателния вход (V−), изходът на компаратора е нисък (обикновено земя GND).

Математически това може да се изрази като:

Хистерезис:

За да се предотврати бързо превключване на изхода на компаратора, когато входните напрежения са близки до прага, може да се въведе хистерезис. Хистерезисът се постига чрез добавяне на резистори в позитивна обратна връзка, създавайки малък диапазон на напрежения за превключване на изхода, което подобрява стабилността на системата.

Практически приложения

• Детекция на нулево пресичане:Компараторите могат да се използват за детектиране на точки на нулево пресичане на AC сигнал. Например, в системи за управление на мощност, компараторът може да мониторира точките на нулево пресичане на AC захранване, за да синхронизира работата на други вериги.

• Мониторинг на напрежението:Компараторите могат да се използват за мониторинг дали напрежението на захранване надвишава или пада под определен праг. Например, в системи за управление на батерии, компараторът може да детектира дали напрежението на батерията е твърде ниско, активирайки аларма или спирайки системата.

• Обработка на сигнали:Компараторите могат да преобразуват бавно вариращи аналогови сигнали в квадратни вълни. Например, в комуникационни системи, компараторът може да преобразува аналогов сигнал в цифров сигнал за допълнителна обработка.

• Широчинно-импулсно модулиране (PWM):В цепи за широчинно-импулсно модулиране, компараторите могат да сравняват фиксирано референтно напрежение с пилообразен сигнал, за да генерира PWM сигнал с регулируема дължина на импулса. Този сигнал се използва обикновено в контрол на мотори, затъмняване на LED и преобразуватели на мощност.

• Мониторинг на температурата:Компараторите могат да се използват в цепи за мониторинг на температурата. Например, съпротивлението на терморезистора се изменя с температурата, и компараторът може да преобразува това изменение в сигнал за превключване, за да контролира нагреватели или охладители.

• Оптичен детектор:Компараторите могат да се използват в оптични детекторни цепи. Например, изходният ток на фотодиода се изменя с интензитета на светлината, и компараторът може да преобразува това изменение в сигнал за превключване за автоматично управление на осветлението или системи за безопасност.