kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » Pratik Elektronik
Görüntülenme sayısı: 95831
Makaleye yorum: 3
Analog karşılaştırıcılar
isim karşılaştırıcılar Latince karşılaştırma geldi - karşılaştırın. Bu prensip üzerinde standart bir çalışma ile kıyaslanarak ölçüm yapılan cihazlar. Örneğin, eşit kol ölçekleri veya elektrik potansiyometreleri.
Etki ilkesi elektrikli, pnömatik, optik ve hatta mekanik karşılaştırıcılar arasında ayrım yapar. İkincisi, uç uzunluk ölçülerini kontrol etmek için kullanılır. İlk kez, 1792'de Paris'te Lenoir tarafından son önlemleri doğrulamak için bir karşılaştırıcı uygulandı, çünkü Brockhaus ve Efron ansiklopedisinde bir makale var.
Bu mekanik karşılaştırıcı, Fransız metrik sisteminin oluşumunda 1 m standardını kontrol etmek için kullanıldı. Hareketli bir kaldıraç sistemi kullanan böyle bir karşılaştırıcının ölçüm hassasiyeti 0.0005 mm'ye ulaştı. O zaman çok doğruydu. Ancak bu makalede, mekanik ve diğer karşılaştırıcıları ayrıntılı olarak ele almayacağız, çünkü görevimiz gerilim karşılaştırıcılar.
Entegre Karşılaştırıcılar. Eylem ilkesi ve çeşitleri
Şu anda, karşılaştırıcılar çoğunlukla entegre tasarımda kullanılmaktadır. Çok az insan ayrı transistörlerden bir karşılaştırıcı monte etmeyi düşünür. Ayrıca, karşılaştırıcılar bazı devrelerin bir parçası olarak kullanılır.
Örneğin entegre zamanlayıcı NE555 girişlerinde iki karşılaştırıcı içerir, bu da aslında çalışmasının tüm cazibesine ulaşır. Buna ek olarak, birçok modern mikrodenetleyiciler ayrıca yerleşik karşılaştırıcılar var. Ancak, icradan bağımsız olarak, karşılaştırıcıların ilkeleri tamamen aynıdır.
Şemadaki modern karşılaştırıcılar opamp'lere çok benzer. Aslında, bu aynı operasyonel amplifikatör, sadece geri bildirim olmadan ve çok yüksek bir kazanç ile. Karşılaştırıcı ayrıca iki girişe sahiptir, doğrudan ve ters (daire veya eksi işareti ile işaretlenmiştir).
Karşılaştırıcının ana işlevi, biri örnek veya referans olan ve diğeri gerçekten ölçülen iki voltajı karşılaştırmaktır. Karşılaştırıcının çıkış sinyali sadece iki değer alabilir: mantıksal sıfır ve mantıksal birim, ancak işlemsel bir amplifikatör gibi doğrusal olarak değiştirilemez.
Karşılaştırıcıların çıktısında, kural olarak, bir çıktı var transistor açık toplayıcı ve yayıcı ile. Bu nedenle, Şekil 1'de gösterildiği gibi, belirli bir devrenin gereksinimlerine bağlı olarak, bir OE'ye sahip bir devreye veya bir verici takipçisine bağlanabilir.
Şekil la, ortak bir yayıcıya sahip bir devreye bir çıkış transistörünün dahil edilmesini gösterir. Bu durumda, besleme voltajı + 5V olan TTL ve CMOS - mantık, kaskat çıkışına bağlanabilir. CMOS - mantık 15V'luk bir voltajla besleniyorsa, şemaya göre 1KΩ direncinin üst çıkışı + 15V güç barasına bağlanmalıdır.
Çıkış transistörü, Şekil 1b'de gösterildiği gibi, verici takip devresine göre bağlandığında, karşılaştırıcının çıkışındaki voltaj + 15V ... -15V arasında değişecektir. Bununla birlikte, bu dahil ile karşılaştırıcının hızı önemli ölçüde azalır ve ek olarak girişler “değiştirilir” - girişler ters çevrilir.
Resim 1
Karşılaştırıcı nasıl kontrol edilir, canlı mı canlı değil mi?
Bir LED, anodu bir + 5V güç kaynağına bağlayarak Şekil 1a'da gösterilen devrede bir direnç R ile lehimlenirse ve dirençler kullanılarak girişlere voltaj uygulanırsa, en azından değişken dirençler kullanarak bu voltajların değiştirilmesi LED'in yanıp sönmesine neden olabilir. Hangi sırayla uygulanacağı referans ve giriş voltajı daha fazla bulunabilir. Böyle bir test şemasının küçük bir pratik görev olmasına izin verin.
Karşılaştırıcının mantığı
Karşılaştırıcının fonksiyonel diyagramı Şekil 2'de gösterilmiştir.
Şekil 2. Karşılaştırıcının fonksiyonel diyagramı
Çok sayıda giriş ve giriş sinyali ile iki seçenek mümkündür. Şeklin sol tarafında gösterilen ilk durumda, referans voltajı evirici girişine ve giriş gerilimi evirmeyene uygulanır. Giriş voltajı referans voltajı aşarsa, karşılaştırıcının çıkışında yüksek bir seviye görünecektir (log. 1). Aksi takdirde, mantıksal bir sıfırımız olacaktır.
Şeklin sağ tarafında gösterilen ikinci versiyonda, referans giriş voltajı doğrudan girişe, giriş voltajı ise eviriciye uygulanır. Bu durumda, giriş voltajı karşılaştırıcının çıkışındaki referans voltajdan büyükse, mantık sıfır, aksi takdirde birlik. Şekil 2'de, tüm bu sonuçlar matematiksel formüller halinde gösterilmektedir.
Ancak burada dikkatli bir okuyucunun adil bir sorusu olabilir: “Şekil 1'e bakın, kaç tane çıkış var! Peki hangisinden bahsediyorlar, ne tür bir sıfır var ve burada birim nerede? ” Bu durumda, çıkış transistörünün tabanından bahsediyoruz, bunun giriş sinyallerinin verildiği operasyonel amplifikatörün çıkışı olduğuna inanılıyor. Ve çıkış transistörü, Şekil 1'deki yorumlarda belirtildiği gibi, herhangi bir şekilde açılabilir.
Analog karşılaştırıcıların bazı özellikleri
Karşılaştırıcıları kullanırken, statik ve dinamik olarak ayrılabilen özellikleri dikkate alınmalıdır. Karşılaştırıcının statik parametreleri, kararlı durumda belirlenen parametrelerdir.
Her şeyden önce, bu karşılaştırıcının eşik duyarlılığıdır. Çıkışta mantıksal bir sinyalin görüntülendiği giriş sinyallerinin minimum farkı olarak tanımlanır.
Giriş ve çıkışa ek olarak, birçok karşılaştırıcı Ucm bias voltajı sağlamak için çıkışlara sahiptir. Bu voltaj kullanılarak, transfer özelliğinin ideal konuma göre gerekli kaydırması gerçekleştirilir.
Karşılaştırıcının ana parametrelerinden biri histerezistir. Bu fenomeni açıklamanın en kolay yolu örneği geleneksel bir röleyle kullanmaktır. Bobinin çalışma voltajını, örneğin 12V'u bırakın, sonra röle çalışacaktır. Bundan sonra, bobinin besleme voltajını kademeli olarak düşürürse, röle örneğin 7V'luk bir voltajda serbest bırakılır. Bu röle için 5V'a kadar olan bu fark histerezdir. Ancak röle tekrar açılmayacaktır, eğer voltaj 7V seviyesinde kalırsa gerçekleşmez. Bunu yapmak için gerilimi tekrar 12V'ye yükseltin. Ve sonra ...
Aynı şey karşılaştırıcılar için de geçerlidir. Giriş voltajının referans voltajına göre düzgün bir şekilde yükseldiğini varsayalım (sinyaller Şekil 2'nin sol tarafında gösterildiği gibi uygulanır). Giriş voltajı referans voltajdan daha yüksek olduğunda (eşik duyarlılık değerinden daha az olmamak üzere), karşılaştırıcının çıkışında mantıksal bir birim görünecektir.
Giriş voltajı şimdi sorunsuz bir şekilde azalmaya başlarsa, giriş voltajı referans voltajdan biraz daha düşük olduğunda, mantıksal bir üniteden mantıksal sıfıra geçiş gerçekleşir. Bu “referansın üstünde” ve “referansın altında” giriş voltajlarındaki farka, karşılaştırıcının histerezi denir. Karşılaştırıcının histerezisi, karşılaştırıcıyı değiştirirken çıkış sinyalinin "sıçramasını" bastırmak için tasarlanmış olumlu geri beslemenin varlığından kaynaklanmaktadır.
Karşılaştırıcı nasıl
Transistör seviyesindeki devre şeması oldukça karmaşık, büyük, çok açık değil, ancak pratik olarak gerekli değil. Bunlar entegre devrenin tasarım özellikleri, transistörlerin ihtiyaç duyulmadığı yerlerde bile her yere yapıştığı görülüyor. Bu nedenle, karşılaştırıcının Şekil 3'te gösterilen basitleştirilmiş bir fonksiyonel diyagramını düşünmek daha iyidir.
Şekil 3. Karşılaştırıcının basitleştirilmiş fonksiyonel diyagramı
Diyagram, giriş diferansiyel aşamasını (DC), çıkış mantığını ve seviye kaydırma devresini gösterir.
Giriş DC, fark sinyalinin ana amplifikasyonunu gerçekleştirir ve ayrıca bir önyargı cihazı yardımıyla, çıkışta tercih ettiğiniz durumu gerçekleştirmeyi mümkün kılar, bu da çalışacağınız mantık türünü (TTL, ESL, CMOS) seçmenizi sağlar.Bu ayar, "balanslama" terminallerine bağlı bir kesme direnci kullanılarak gerçekleştirilir.
Kapı ve bellek karşılaştırıcılar
Bazı modern karşılaştırıcıların bir geçit girişi vardır: giriş sinyallerinin karşılaştırması sadece ilgili darbenin beslenmesi anında gerçekleşir. Bu, giriş sinyallerini gerektiğinde o anda karşılaştırmanızı sağlar. Peki, ne istersen! Geçitli bir karşılaştırıcının basitleştirilmiş bir blok diyagramı Şekil 4'te gösterilmektedir.
Şekil 4. Bir karşılaştırıcının basitleştirilmiş blok diyagramı
Bu şekilde gösterilen karşılaştırıcılar, bir tetikleyici gibi bir parafaz çıkışına sahiptir, üst çıkış doğrudandır ve bir daire ile işaretlenmiş alt, doğal olarak terstir. Ayrıca burada C kapısı da gösterilmiştir.
Şekil 4a'da, giriş sinyallerinin geçişi, C girişinde yüksek bir seviyede gerçekleştirilir. Düşük bir seviyede geçitleme yaparken, C girişindeki grafik gösteriminin küçük bir dairesi (ters çevirme işareti) olmalıdır.
Şekil 4b'de, geçit girişinde (C), kaplamanın darbenin yükselen kenarında meydana geldiğini gösteren bir çizgi / bulunur. Düşen bir cepheye geçme durumunda, çizgi bu yöne sahiptir.
Dolayısıyla, geçitleme sinyali karşılaştırmanın çözünürlüğünden başka bir şey değildir. Karşılaştırmanın sonucu çıkışta yalnızca kapı darbesinin hareketi sırasında görünebilir. Ancak bazı karşılaştırıcı modellerinde bellek vardır (bunun için sadece bir tetikleyici yeterlidir) ve bir sonraki geçit darbesi gelene kadar karşılaştırma sonucunu hatırlayın.
Strobe darbesinin süresi (kenarı), bellek hücresinin tetikleme zamanı olmadan önce giriş sinyalinin DC'den geçmesi için yeterli olmalıdır. Kapı kullanımı, karşılaştırıcının gürültü bağışıklığını arttırır, çünkü parazit, karşılaştırıcının durumunu sadece kısa süreli bir kapı darbesinde değiştirebilir. Genellikle, karşılaştırıcıya tek bitlik ADC denir.
Karşılaştırıcıların Sınıflandırılması
Bir parametre kombinasyonu ile karşılaştırıcılar üç büyük gruba ayrılabilir. Bunlar genel amaçlı karşılaştırıcılar, yüksek hız ve hassasiyettir. Amatör uygulamada, en çok kullanılanlar kullanılır.
Hız ve kazanç için doğaüstü parametreler, kapı ve hafıza varlığı, geniş uygulama karşılaştırıcılarının kendi çekici özellikleri ve özellikleri vardır. Düşük güç tüketimine, düşük voltajda çalışma yeteneğine ve bir durumda en fazla dört karşılaştırıcının bulunabilmesi gerçeğine sahiptir. Böyle bir "aile" bazı durumlarda çok kullanışlı cihazlar yaratmaya izin verir. Bu cihazlardan biri Şekil 5'te gösterilmektedir.
Bu, analog sinyalin dijital üniter koda en basit dönüştürücüsüdür. Böyle bir kod, dijital dönüşüm kullanılarak ikili dosyaya dönüştürülebilir.
Şekil 5. Analog sinyali dijital üniter koda dönüştürme şeması
Devre dört karşılaştırıcı K1 ... K4 içerir. Referans gerilimi evirici girişlere direnç bölücü. Dirençlerin direnci aynı ise, karşılaştırıcıların evirici girişlerindeki voltaj n * Uop / 4'tür, burada n karşılaştırıcının seri numarasıdır. Giriş gerilimi birbirine bağlı evirmeyen girişlere uygulanır. Giriş voltajını karşılaştırıcıların çıkışlarındaki referans voltaj ile karşılaştırmanın bir sonucu olarak, giriş voltajının üniter bir dijital kodunu alırız.
Daha ayrıntılı olarak, yaygın ve oldukça uygun fiyatlı karşılaştırıcı LM311 örneğini kullanarak genel amaçlı karşılaştırıcıların parametrelerini ele alacağız.
LM311 Serisi Karşılaştırıcılar
Besleme gerilimleri ve çalışma koşulları
Veri Sayfasında yazıldığı gibi, bu karşılaştırıcılar giriş akımlarından bin kat daha küçüktür LM106 veya LM170 serisi karşılaştırıcılar. Ek olarak, LM311 serisi karşılaştırıcılar daha geniş bir besleme voltajına sahiptir: operasyonel amplifikatörlerde olduğu gibi bipolar ± 15V'dan tek kutuplu + 5 ... 15V'ye.Bu geniş güç aralığı, LM311 serisi karşılaştırıcıların aşağıdakilerle bağlantılı olarak kullanılmasına izin verir: işlemsel kuvvetlendiricileryanı sıra çeşitli dizi mantık devreleri ile: TTL, CMOS, DTL ve diğerleri.
Ek olarak, LM311 karşılaştırıcılar 50V'a kadar çalışma gerilimi ve 50mA'yı aşmayan akımlar ile lambaları ve röle sargılarını doğrudan kontrol edebilir. LM311'e ek olarak, LM111 ve LM211 karşılaştırıcıları da vardır. Bu mikro devreler, çalışma koşullarında, özellikle sıcaklıkta farklılık gösterir. LM311'in çalışma aralığı 0 ° C ... + 70 ° C (ticari aralık) LM211 -25 ° C ... + 85 ° C (endüstriyel), LM311 -55 ° C ... + 125 ° C'dir (askeri kabul).
LM311 karşılaştırıcısının tam yerli analogları 521CA3, 554CA3 ve diğerleridir. Değiştirirken devreyi değiştirmeniz gerekmez ve hatta devre kartını yeniden yapmanız gerekmez. Sadece diğer mikro devreler gibi karşılaştırıcıların farklı durumlarda mevcut olmasına dikkat etmelisiniz, bu yüzden onları satın aldığınızda, özellikle bu satın alma bitmiş cihazı onarmak için kullanılacaksa, buna maksimum dikkat göstermelisiniz.
Şekil 7, çeşitli durumlarda yapılan LM311 karşılaştırıcının pinout'unu (pinout) göstermektedir.
Şekil 6. Karşılaştırıcı LM311
Şekil 7. LM311 karşılaştırıcısının çeşitli durumlarda yapılan pin çıkışı (pin çıkışı).
Aslında karşılaştırıcılar hakkında çok daha fazla şey yazılabilir. Onların yardımıyla yapabilirsiniz fotoğraf rölesi, termik röle, elektrik alan göstergesi, kapasitif röle ve diğer birçok yararlı cihaz.
LM311 karşılaştırıcısının “veri sayfasında” çeşitli tipik ve faydalı devreler bulunabilir, burada tipik anahtarlama devreleri olarak verilir. Bu formda karşılaştırıcılar oldukça sık kullanılır. İşte "tipik", İngilizce olarak verilen tipik şemaların açıklamaları. Ancak yabancı bir dil bilmeden bile, en azından bir çevrimiçi çevirmen Google'ın yardımıyla anlayabilirsiniz.
Devam eden makale: Bazı basit karşılaştırma devreleri
Boris Aladyshkin
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: