Analogivertailijan toimintaperiaate ja sen käytännön soveltaminen

Analogivertailijoiden toimintaperiaate ja käytännön sovellukset

Analogivertailija on perustavanlaatuinen sähkökomponentti, jota käytetään kahden syötevoltageen vertailuun ja vastaavan tuloksen tuottamiseen. Sillä on laaja kirjo sovellutuksia erilaisissa elektroniikkajärjestelmissä. Alla on yksityiskohtainen selitys analogivertailijoiden toimintaperiäteestä ja käytännön sovelluksista.

Toimintaperiaate

Perusrakenne:

• Analogivertailija koostuu tyypillisesti differentiaaliampulista, jolla on kaksi syöteterminaalia: positiivinen syöteterminali (ei-inversio-syöte, +) ja negatiivinen syöteterminali (inversio-syöte, -).

• Tulosterminali tarjoaa yleensä binäärisignaalin, joka ilmaisee kahden syötevoltageen välisen suhteen.

Toiminta:

• Kun positiivisen syöteterminalin (V+ ) voltage on korkeampi kuin negatiivisen syöteterminalin (V−) voltage, vertailijan tulos on korkea (yleensä pitoitusjännite VCC).

• Kun positiivisen syöteterminalin (V+ ) voltage on alhaisempi kuin negatiivisen syöteterminalin (V−) voltage, vertailijan tulos on matala (yleensä maapiste GND).

Matemaattisesti tämä voidaan ilmaista seuraavasti:

Hystereesi:

Estääkseen vertailijan nopeasta vaihtumisesta, kun syötevoltageet ovat lähellä kynnystä, hystereesiä voidaan lisätä. Hystereesi saavutetaan lisäämällä vastustoja positiiviseen palautuskytkentään, mikä luo pieni jännitealue tulosvaihtumalle, parantamalla siten järjestelmän vakautta.

Käytännön sovellukset

• Nollakulman havaitseminen:Vertailijoita voidaan käyttää vaihtovirtasignaalin nollakulmien havaitsemiseen. Esimerkiksi tehojohtosovelluksissa vertailija voi valvoa vaihtovirtalähteen nollakulmia synkronoimaan muiden piirien toimintaa.

• Jännitteen valvonta:Vertailijoita voidaan käyttää valvomaan, ylittääkö pitoitusjännite tietyt kynnykset tai laskeeeko se niiden alapuolelle. Esimerkiksi akkujen hallintajärjestelmissä vertailija voi havaita, jos akun jännite on liian alhainen, aktivoiden hälytyksen tai sulkeen järjestelmän.

• Signaalinkäsittely:Vertailijoita voidaan käyttää hitaasti vaihtelevien analogisignaalien muuntamiseen neliömuotoisiksi signaaleiksi. Esimerkiksi viestintäjärjestelmissä vertailija voi muuntaa analogisignaalin digitaalisiksi signaaliksi jatkossa käsiteltäväksi.

• Pulsituksen leveyden modulaatio (PWM):PWM-ohjauspiireissä vertailijoita voidaan käyttää kiinteän referenssijännitteen ja sätesiili-formaatilla varustetun signaalin vertailuun PWM-signaalin luomiseksi. Tätä signaalia käytetään usein moottorien ohjaamiseen, LED-valojen sumutteluun ja tehonsiirtokonvertoihin.

• Lämpötilan valvonta:Vertailijoita voidaan käyttää lämpötilavalvontapiireissä. Esimerkiksi termistorin vastus muuttuu lämpötilan mukaan, ja vertailija voi muuttaa tämän muutoksen kytkentäsignaaliksi lämmityksen tai jäädytyslaitteiden ohjaamiseen.

• Optinen havaitseminen:Vertailijoita voidaan käyttää optisissa havainnointipiireissä. Esimerkiksi fotodiodin ulostulovirta vaihtelee valovoiman mukaan, ja vertailija voi muuttaa tämän vaihtelun kytkentäsignaaliksi automaattiseen valaistusohjaus- tai turvallisuusjärjestelmiin.