اصل کار مقایسه‌گر آنالوگ و کاربرد عملی آن

اصل کار و کاربردهای عملی مقایسه‌گرهای آنالوگ

مقایسه‌گر آنالوگ یک مولفه الکترونیکی اساسی است که برای مقایسه دو ولتاژ ورودی و خروجی یک نتیجه متناظر استفاده می‌شود. این دستگاه در طیف گسترده‌ای از سیستم‌های الکترونیکی کاربرد دارد. در زیر توضیحات دقیق‌تری درباره اصل کار و کاربردهای عملی مقایسه‌گرهای آنالوگ آورده شده است.

اصل کار

ساختار پایه:

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

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

عملکرد:

• وقتی ولتاژ در ترمینال ورودی مثبت (V+ ) بیشتر از ولتاژ در ترمینال ورودی منفی (V−) باشد، خروجی مقایسه‌گر بالا (معمولاً ولتاژ تغذیه VCC) خواهد بود.

• وقتی ولتاژ در ترمینال ورودی مثبت (V+ ) کمتر از ولتاژ در ترمینال ورودی منفی (V−) باشد، خروجی مقایسه‌گر پایین (معمولاً زمین GND) خواهد بود.

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

حافظه مغناطیسی:

برای جلوگیری از تغییر سریع خروجی مقایسه‌گر وقتی ولتاژهای ورودی نزدیک به آستانه هستند، حافظه مغناطیسی می‌تواند معرفی شود. حافظه مغناطیسی با افزودن مقاومت‌ها در یک حلقه بازخورد مثبت، یک محدوده ولتاژ کوچک 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 یک سیگنال AC استفاده شوند. به عنوان مثال، در مدارهای مدیریت توان، یک مقایسه‌گر می‌تواند نقاط عبور از صفر یک تأمین‌کننده توان AC را مورد نظارت قرار دهد تا عملکرد دیگر مدارها را همزمان کند.

• نظارت بر ولتاژ:مقایسه‌گرهای می‌توانند برای نظارت بر اینکه یک ولتاژ تأمینی از یک آستانه معین بالاتر یا پایین‌تر می‌باشد یا نه، استفاده شوند. به عنوان مثال، در سیستم‌های مدیریت باتری، یک مقایسه‌گر می‌تواند تشخیص دهد که آیا ولتاژ باتری خیلی کم است، که باعث می‌شود یک هشدار تولید شود یا سیستم خاموش شود.

• شرایط‌بندی سیگنال:مقایسه‌گرهای می‌توانند سیگنال‌های آنالوگ کند متغیر 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 پهنای 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 تولید کنند. این سیگنال معمولاً در کنترل موتور، تنظیم روشنایی LED و تبدیل‌کننده‌های توان استفاده می‌شود.

• نظارت بر دما:مقایسه‌گرهای می‌توانند در مدارهای نظارت بر دما استفاده شوند. به عنوان مثال، مقاومت یک ترمیستور با دما تغییر می‌کند، و یک مقایسه‌گر می‌تواند این تغییر را به یک سیگنال سوئیچ تبدیل کند تا گرمکن‌ها یا خنک‌کن‌ها را کنترل 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 سوئیچ تبدیل کند برای کنترل خودکار روشنایی یا سیستم‌های امنیتی.