مبدأ عمل المقارن التناظري وتطبيقاته العملية

پرینسیپ کاری و کاربردهای عملی مقایسه‌گرهای آنالوگ

مقایسه‌گر آنالوگ یک مولفه الکترونیکی اساسی است که برای مقایسه دو ولتاژ ورودی و خروجی نتیجه متناظر استفاده می‌شود. این مولفه در محدوده گسترده‌ای از سیستم‌های الکترونیکی کاربرد دارد. زیرا توضیحات دقیق پرینسیپ کاری و کاربردهای عملی مقایسه‌گرهای آنالوگ آورده شده است.

پرینسیپ کاری

ساختار اساسی:

• یک مقایسه‌گر آنالوگ معمولاً شامل یک تقویت‌کننده دیفرانسیل با دو ترمینال ورودی است: ترمینال ورودی مثبت (ورودی غیروارون، +) و ترمینال ورودی منفی (ورودی وارون، -).

• ترمینال خروجی معمولاً یک سیگنال باینری را فراهم می‌کند که رابطه بین دو ولتاژ ورودی را نشان می‌دهد.

عملکرد:

• هنگامی که ولتاژ در ترمینال ورودی مثبت (V+ ) بیشتر از ولتاژ در ترمینال ورودی منفی (V−) است، خروجی مقایسه‌گر بالا (معمولاً ولتاژ تغذیه VCC) است.

• هنگامی که ولتاژ در ترمینال ورودی مثبت (V+ ) کمتر از ولتاژ در ترمینال ورودی منفی (V−) است، خروجی مقایسه‌گر پایین (معمولاً زمین GND) است.

به صورت ریاضی، این می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

هیسترerezis:

برای جلوگیری از تغییر سریع خروجی مقایسه‌گر هنگامی که ولتاژهای ورودی به آستانه نزدیک هستند، هیسترerezis می‌تواند معرفی شود. هیسترerezis با افزودن مقاومت‌ها در حلقه بازخورد مثبت، محدوده ولتاژ کوچکی برای تغییر خروجی ایجاد می‌کند، بنابراین پایداری سیستم را افزایش می‌دهد.

کاربردهای عملی

• تشخیص عبور از صفر:مقایسه‌گرهای می‌توانند برای تشخیص نقاط عبور از صفر سیگنال AC استفاده شوند. به عنوان مثال، در مدارهای مدیریت انرژی، یک مقایسه‌گر می‌تواند نقاط عبور از صفر تغذیه AC را نظارت کند تا عملکرد مدارهای دیگر را هماهنگ کند.

• نظارت بر ولتاژ:مقایسه‌گرهای می‌توانند برای نظارت بر اینکه یک ولتاژ تغذیه از یک آستانه خاص بیشتر یا کمتر شود، استفاده شوند. به عنوان مثال، در سیستم‌های مدیریت باتری، یک مقایسه‌گر می‌تواند تشخیص دهد که آیا ولتاژ باتری خیلی کم است و یک هشدار را فعال کند یا سیستم را خاموش کند.

• آماده‌سازی سیگنال:مقایسه‌گرهای می‌توانند سیگنال‌های آنالوگ تدریجی را به سیگنال‌های مربعی تبدیل کنند. به عنوان مثال، در سیستم‌های ارتباطی، یک مقایسه‌گر می‌تواند یک سیگنال آنالوگ را به یک سیگنال دیجیتال برای پردازش بیشتر تبدیل کند.

• مدولاسیون عرض پالس (PWM):در مدارهای کنترل PWM، مقایسه‌گرهای می‌توانند یک ولتاژ مرجع ثابت را با یک موج دندانه‌ای مقایسه کنند تا یک سیگنال PWM با دوره تنظیم‌پذیر ایجاد کنند. این سیگنال معمولاً در کنترل موتور، تنظیم روشنایی LED و تبدیل‌کننده‌های قدرت استفاده می‌شود.

• نظارت بر دما:مقایسه‌گرهای می‌توانند در مدارهای نظارت بر دما استفاده شوند. به عنوان مثال، مقاومت ترمیستور با تغییر دما تغییر می‌کند و یک مقایسه‌گر می‌تواند این تغییر را به یک سیگنال کلیدی برای کنترل گرمکن‌ها یا سردکن‌ها تبدیل کند.

• تشخیص نوری:مقایسه‌گرهای می‌توانند در مدارهای تشخیص نوری استفاده شوند. به عنوان مثال، جریان خروجی یک فوتودیود با شدت نور تغییر می‌کند و یک مقایسه‌گر می‌تواند این تغییر را به یک سیگنال کلیدی برای کنترل خودکار روشنایی یا سیستم‌های امنیتی تبدیل کند.