Analogjämförelsens fungeringsprincip och dess praktiska tillämpning

Arbetsprincip och praktiska tillämpningar av analoga jämförelseenheter

En analog jämförelseenhet är en grundläggande elektronisk komponent som används för att jämföra två ingångsspänningar och ge ett motsvarande resultat. Den har ett brett spektrum av tillämpningar i olika elektroniska system. Nedan följer en detaljerad förklaring av arbetsprincipen och de praktiska tillämpningarna av analoga jämförelseenheter.

Arbetsprincip

Grundläggande struktur:

• En analog jämförelseenhet består vanligtvis av en differentieringsförstärkare med två ingångsterminaler: den positiva ingången (icke-inverterande ingång, +) och den negativa ingången (inverterande ingång, -).

• Utdatautgången ger vanligtvis ett binärt signal som indikerar förhållandet mellan de två ingångsspänningarna.

Funktion:

• När spänningen vid den positiva ingången (V+) är högre än spänningen vid den negativa ingången (V−), är jämförelseenhetsutdata hög (vanligtvis nätspänningen VCC).

• När spänningen vid den positiva ingången (V+) är lägre än spänningen vid den negativa ingången (V−), är jämförelseenhetsutdata låg (vanligtvis jord GND).

Matematiskt kan detta uttryckas som:

Hystreres:

För att förhindra att jämförelseenheten snabbt växlar sitt utdata när ingångsspänningarna är nära tröskelvärdet, kan hystreres införas. Hystreres uppnås genom att lägga till resistorer i en positiv återkopplingsloop, vilket skapar ett litet spänningsintervall för utdatabyte, vilket ökar systemstabiliteten.

Praktiska tillämpningar

• Nollgenomgångsdetektion:Jämförelseenheter kan användas för att detektera nollgenomgångspunkterna i ett AC-signal. Till exempel, i strömbrytarkretsar, kan en jämförelseenhet övervaka nollgenomgångspunkterna i en AC-strömkälla för att synkronisera funktionen hos andra kretsar.

• Spänningsövervakning:Jämförelseenheter kan användas för att övervaka om en strömförsörjningsspänning överstiger eller faller under ett visst tröskelvärde. Till exempel, i batterihanteringssystem, kan en jämförelseenhet detektera om batterispänningen är för låg, vilket aktiverar en larm eller stänger av systemet.

• Signalbehandling:Jämförelseenheter kan konvertera långsamt varierande analoga signaler till fyrkantsvågsformer. Till exempel, i kommunikationssystem, kan en jämförelseenhet konvertera en analog signal till en digital signal för ytterligare bearbetning.

• Pulsbreddsmodulering (PWM):I PWM-styrkretsar kan jämförelseenheter jämföra en fast referensspänning med en sågtandformad våg för att generera en PWM-signal med justerbart tidsförhållande. Detta signal används ofta i motorkontroll, LED-dimning och strömförvandlare.

• Temperaturövervakning:Jämförelseenheter kan användas i temperaturövervakningskretsar. Till exempel ändras resistansen hos en termistor med temperaturen, och en jämförelseenhet kan konvertera denna förändring till en växelsignal för att styra värmelement eller kylningsenheter.

• Optisk detektion:Jämförelseenheter kan användas i optiska detektionskretsar. Till exempel varierar utdataströmmen från en fotodiod med ljusintensiteten, och en jämförelseenhet kan konvertera denna variation till en växelsignal för automatisk belysningskontroll eller säkerhetssystem.