Delovanje analognega primerjalnika in njegova praktična uporaba

Delovanje in praktične uporabe analognih primerjalnikov

Analogni primerjalnik je osnovni elektronski komponent, ki se uporablja za primerjavo dveh vhodnih napetosti in izdajo ustrezni rezultat. Ima širok spekter uporab v različnih elektronskih sistemih. Spodaj je podrobno razloženo delovanje in praktične uporabe analognih primerjalnikov.

Delovanje

Osnovna struktura:

• Analogni primerjalnik običajno sestavlja diferencialni pojačevalnik z dvema vhodnima terminaloma: pozitivnim vhodnim terminalom (neinverzni vhod, +) in negativnim vhodnim terminalom (inverzni vhod, -).

• Izhodni terminal običajno zagotavlja binarni signal, ki kaže na odnos med dvema vhodnima napetostma.

Delovanje:

• Ko je napetost na pozitivnem vhodnem terminalu (V+ ) višja od napetosti na negativnem vhodnem terminalu (V−), je izhod primerjalnika visok (običajno napon VCC).

• Ko je napetost na pozitivnem vhodnem terminalu (V+ ) nižja od napetosti na negativnem vhodnem terminalu (V−), je izhod primerjalnika nizak (običajno zemlja GND).

Matematično to lahko izrazimo kot:

Histerza:

Za preprečevanje hitrega preklopa izhoda primerjalnika, ko so vhodne napetosti blizu mejne vrednosti, se lahko uvede histerza. Histerza se doseže s pomočjo dodatka upornikov v zanki pozitivnega povratnega vnosa, kar ustvari majhen obseg napetosti za preklop izhoda in tako izboljša stabilnost sistema.

Praktične uporabe

• Detekcija preseka ničle:Primerjalniki se lahko uporabljajo za detekcijo presekov ničle AC signala. Na primer, v krmilnih kolobarjih za upravljanje energije, primerjalnik lahko nadzira preseke ničle AC napajalne napetosti, da bi sinhroniziral delovanje drugih krmilnih kolobarjev.

• Nadzor napetosti:Primerjalniki se lahko uporabljajo za nadzor, ali napajalna napetost presega ali pada pod določeno mejo. Na primer, v sistemih za upravljanje baterij, primerjalnik lahko zazna, če je napetost baterije prenizka, sproži alarm ali izklopi sistem.

• Obdelava signala:Primerjalniki lahko pretvorijo počasi spreminjajoče analogni signale v kvadratne valovne signale. Na primer, v komunikacijskih sistemih, primerjalnik lahko pretvori analogni signal v digitalni signal za nadaljnjo obdelavo.

• Širinsko moduliranje impulznih frekvenc (PWM):V kontrolnih kolobarjih PWM, primerjalniki lahko primerjajo fiksno referenčno napetost s pilasto valovno obliko, da bi generirali PWM signal z nastavljivo dolžino impulza. Ta signal se pogosto uporablja pri krmiljenju motorjev, temnenju LED in pretvornikih moči.

• Nadzor temperature:Primerjalniki se lahko uporabljajo v kolobarjih za nadzor temperature. Na primer, odpornost termistorja se spreminja s temperaturo, in primerjalnik lahko to spremembo pretvori v preklopni signal za krmiljenje grelnikov ali hladilnikov.

• Optična detekcija:Primerjalniki se lahko uporabljajo v optičnih detekcijskih kolobarjih. Na primer, izhodni tok fotodiode se spreminja z intenziteto svetlobe, in primerjalnik lahko to spremembo pretvori v preklopni signal za samodejno krmiljenje razsvetlave ali varnostnih sistemov.