Das Arbeitsprinzip des analogen Vergleichers und seine praktische Anwendung

Funktionsprinzip und praktische Anwendungen von Analogvergleichern

Ein Analogvergleicher ist ein grundlegendes elektronisches Bauteil, das verwendet wird, um zwei Eingangsspannungen zu vergleichen und ein entsprechendes Ergebnis auszugeben. Er hat eine breite Palette von Anwendungen in verschiedenen elektronischen Systemen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Erklärung des Funktionsprinzips und der praktischen Anwendungen von Analogvergleichern.

Funktionsprinzip

Grundstruktur:

• Ein Analogvergleicher besteht in der Regel aus einem Differenzverstärker mit zwei Eingangsanschlüssen: dem positiven Eingangsanschluss (nicht invertierender Eingang, +) und dem negativen Eingangsanschluss (invertierender Eingang, -).

• Der Ausgangsanschluss gibt in der Regel ein binäres Signal aus, das die Beziehung zwischen den beiden Eingangsspannungen anzeigt.

Funktion:

• Wenn die Spannung am positiven Eingangsanschluss (V+ ) höher als die Spannung am negativen Eingangsanschluss (V−) ist, ist die Ausgabe des Vergleichers hoch (in der Regel die Versorgungsspannung VCC).

• Wenn die Spannung am positiven Eingangsanschluss (V+ ) niedriger als die Spannung am negativen Eingangsanschluss (V−) ist, ist die Ausgabe des Vergleichers niedrig (in der Regel Masse GND).

Mathematisch kann dies wie folgt ausgedrückt werden:

Hysterese:

Um zu verhindern, dass der Vergleicher seine Ausgabe schnell wechselt, wenn die Eingangsspannungen nahe am Schwellwert liegen, kann Hysterese eingeführt werden. Hysterese wird durch die Hinzufügung von Widerständen in einer positiven Rückkopplungsschleife erreicht, wodurch ein kleiner Spannungsbereich für die Ausgabeumschaltung geschaffen wird, was die Systemstabilität verbessert.

Praktische Anwendungen

• Nullübergangserkennung:Vergleicher können verwendet werden, um die Nullübergangspunkte eines Wechselstromsignals zu erkennen. Zum Beispiel können in Stromverwaltungsschaltkreisen Vergleicher die Nullübergangspunkte einer Wechselstromversorgung überwachen, um die Synchronisation anderer Schaltkreise zu ermöglichen.

• Spannungsüberwachung:Vergleicher können verwendet werden, um zu überwachen, ob eine Versorgungsspannung einen bestimmten Schwellwert überschreitet oder unterschreitet. Zum Beispiel können in Batteriemanagementsystemen Vergleicher erkennen, ob die Batteriespannung zu niedrig ist, um einen Alarm auszulösen oder das System abzuschalten.

• Signalverarbeitung:Vergleicher können langsam veränderliche Analogsignale in Rechtecksignale umwandeln. Zum Beispiel können in Kommunikationssystemen Vergleicher ein Analogsignal in ein Digitalsignal umwandeln, um es weiter zu verarbeiten.

• Pulsweitenmodulation (PWM):In PWM-Steuerungsschaltkreisen können Vergleicher eine feste Referenzspannung mit einem Sägezahnsignal vergleichen, um ein PWM-Signal mit einstellbarer Tastverhältnis zu erzeugen. Dieses Signal wird häufig in Motorensteuerungen, LED-Dimmern und Stromrichtern verwendet.

• Temperaturüberwachung:Vergleicher können in Temperaturüberwachungsschaltkreisen eingesetzt werden. Zum Beispiel ändert sich der Widerstand eines Thermistors mit der Temperatur, und ein Vergleicher kann diese Änderung in ein Schaltersignal umwandeln, um Heiz- oder Kühlgeräte zu steuern.

• Optische Erkennung:Vergleicher können in optischen Erkennungsschaltkreisen eingesetzt werden. Zum Beispiel variiert der Ausgangsstrom eines Fotodioden je nach Lichtintensität, und ein Vergleicher kann diese Variation in ein Schaltersignal umwandeln, um automatische Beleuchtungssteuerungen oder Sicherheitssysteme zu betreiben.