Analoogkomparatori tööpõhimõte ja selle praktiline rakendus

Analoogkomparatorite tööpõhimõte ja praktilised rakendused

Analoogkomparator on põhiline elektrooniline komponent, mis kasutatakse kahe sisendpinge võrdlemiseks ja vastavate tulemuse väljastamiseks. See leidab laia kasutust erinevates elektroonilistes süsteemides. Allpool on analoogkomparatorite tööpõhimõtte ja praktiliste rakenduste üksikasjalik selgitus.

Tööpõhimõte

Põhiline struktuur:

• Analoogkomparator koosneb tavaliselt diferentsamplifikaatorist, millel on kaks sisendkontakti: positiivne sisendkontakt (mitte-inverteeriv sisend, +) ja negatiivne sisendkontakt (inverteeriv sisend, -).

• Väljundkontakt pakub tavaliselt binaarse signaali, mis näitab kahe sisendpinge suhet.

Funktsioneerimine:

• Kui positiivse sisendkontakti (V+ ) pingel on kõrgem kui negatiivse sisendkontakti (V−) pingel, siis komparatori väljund on kõrge (tavaliselt toitepinge VCC).

• Kui positiivse sisendkontakti (V+ ) pingel on madalam kui negatiivse sisendkontakti (V−) pingel, siis komparatori väljund on madal (tavaliselt maapinge GND).

Matemaatiliselt saab selle väljendada nii:

Hüsteerese:

Et vältida komparatori väljundi kiiret vahetumist, kui sisendpinged on lähedased künnisele, võib lisada hüsteereet. Hüsteerese saavutatakse positiivse tagasiside tsükli abil, lisades vastupeid, mis loovad väike piirkond väljundi vahetuseks, seega parandades süsteemi stabiilsust.

Praktilised rakendused

• Nullpunkti tuvastamine:Komparatorit saab kasutada AC-signaali nullpunkti tuvastamiseks. Näiteks energiahalduse tsüklites võib komparator jälgida AC-toite allika nullpunktide tuvastamist, et sünkroniseerida teiste tsükkide tööd.

• Pingehaldus:Komparatorit saab kasutada selleks, et kontrollida, kas toitepinge ületab või jääb alla teatud künnise. Näiteks akuhaldussüsteemides võib komparator tuvastada, kas aku pinge on liiga madal, aktiviseerides hoiatuse või sulgesitse süsteemi.

• Signaalide töötlemine:Komparatorid saavad muuta aeglaselt muutuvaid analoogsignale ruutsignaalideks. Näiteks side-süsteemides võib komparator analoogsignaali teisendada digitaalsignaaliks edasise töötlemiseks.

• Pulse Width Modulation (PWM):PWM juhtimissüsteemides võivad komparatorid võrrelda kindlat viitetegurit segaseenega, et luua PWM-signaal reguleeritava töökoormusega. See signaal kasutatakse tavaliselt mootorijuhtimises, LED-heleduse reguleerimises ja toitekonverterites.

• Temperatuuri jälgimine:Komparatorit saab kasutada temperatuuri jälgimise tsüklites. Näiteks termistori vastus muutub temperatuuri muutuva järgi, ja komparator võib seda muutust teisendada lüliti, et juhtida soojendite või jahutite tööd.

• Valgustuse tuvastamine:Komparatorit saab kasutada valgustuse tuvastamise tsüklites. Näiteks fotodioodi väljundvoima muutub valguse intensiivsuse järgi, ja komparator võib seda muutust teisendada lüliti automaatse valgustuse juhtimiseks või turvasüsteemideks.