วิธีใช้ Op amp เป็น Comparator Circuit

ในโพสต์นี้เราจะเรียนรู้วิธีใช้ opamp เป็นตัวเปรียบเทียบในวงจรเพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างของอินพุตและการสร้างเอาต์พุตที่สอดคล้องกัน

Op amp Comparator คืออะไร

เราได้รับ โดยใช้ op amp IC อาจเป็นเพราะเราเริ่มเรียนรู้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ฉันกำลังอ้างถึง IC 741 ตัวเล็ก ๆ ที่ยอดเยี่ยมนี้ซึ่งแทบจะเป็นไปได้ที่การออกแบบวงจรตามตัวเปรียบเทียบใด ๆ

ที่นี่เรากำลังพูดถึงหนึ่งในวงจรการใช้งานอย่างง่ายของ IC นี้ที่กำลังเป็นอยู่ กำหนดค่าเป็นตัวเปรียบเทียบ ไม่น่าแปลกใจที่แอปพลิเคชันต่อไปนี้สามารถแก้ไขได้หลายวิธีตามความต้องการของผู้ใช้

ตามชื่อที่แนะนำตัวเปรียบเทียบ opamp หมายถึงฟังก์ชันของการเปรียบเทียบระหว่างชุดพารามิเตอร์เฉพาะหรืออาจเป็นเพียงไม่กี่ขนาดดังในกรณี

เนื่องจากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เราจัดการกับแรงดันไฟฟ้าและกระแสเป็นหลักปัจจัยเหล่านี้จึงกลายเป็นตัวแทน แต่เพียงผู้เดียวและใช้สำหรับปฏิบัติการหรือควบคุมหรือควบคุมส่วนประกอบต่างๆที่เกี่ยวข้อง

ในการออกแบบตัวเปรียบเทียบแอมป์ op ที่เสนอโดยทั่วไปจะใช้ระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันสองระดับที่ขาอินพุตเพื่อเปรียบเทียบดังแสดงในแผนภาพด้านล่าง

จำไว้ว่าแรงดันไฟฟ้าบนพินอินพุตไม่ควรเกินระดับ DC ซัพพลายของ OP AMP ในรูปด้านบนนี้ไม่ควรเกิน +12 V

พินอินพุตสองตัวของออปแอมป์เรียกว่าอินเวอร์เตอร์ (ที่มีเครื่องหมายลบ) และพินที่ไม่กลับด้าน (ที่มีเครื่องหมายบวก) จะกลายเป็นอินพุตการตรวจจับของออปแอมป์

เมื่อใช้เป็นตัวเปรียบเทียบพินหนึ่งในสองพินจะถูกนำไปใช้กับแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงคงที่ในขณะที่อีกพินจะถูกป้อนด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต้องมีการตรวจสอบระดับดังที่แสดงด้านล่าง

การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าข้างต้นทำได้โดยอ้างอิงถึงแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ใช้กับพินเสริมอื่น ๆ

ดังนั้นหากแรงดันไฟฟ้าที่ต้องตรวจสอบสูงกว่าหรือต่ำกว่าแรงดันอ้างอิงคงที่เอาต์พุตจะเปลี่ยนสถานะหรือเปลี่ยนสภาพเดิมหรือเปลี่ยนขั้วแรงดันเอาต์พุต

วิดีโอสาธิต

Opamp Comparator ทำงานอย่างไร

ลองวิเคราะห์คำอธิบายข้างต้นโดยศึกษาวงจรตัวอย่างต่อไปนี้ของสวิตช์เซ็นเซอร์แสง

ดูที่แผนภาพวงจรเราพบวงจรที่กำหนดค่าด้วยวิธีต่อไปนี้:

เราจะเห็นว่า Pin # 7 ของ opamp ซึ่งเป็นขาจ่าย + เชื่อมต่อกับรางบวกเช่นเดียวกันกับขา # 4 ซึ่งเป็นขาจ่ายลบเชื่อมต่อกับขั้วลบหรือแทนที่จะเป็นรางจ่ายศูนย์ของแหล่งจ่ายไฟ .

การเชื่อมต่อพินสองตัวข้างต้นให้พลังงานกับ IC เพื่อให้สามารถทำงานได้ตามที่ตั้งใจไว้

ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้พิน # 2 ของ IC เชื่อมต่อที่ทางแยกของตัวต้านทานสองตัวซึ่งปลายเชื่อมต่อกับรางบวกและลบของแหล่งจ่ายไฟ

การจัดเรียงตัวต้านทานนี้เรียกว่าตัวแบ่งศักย์หมายความว่าศักย์หรือระดับแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อของตัวต้านทานเหล่านี้จะอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าดังนั้นหากแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 12 ทางแยกของเครือข่ายตัวแบ่งที่มีศักยภาพจะ เป็น 6 โวลต์และอื่น ๆ

หากแรงดันไฟฟ้าได้รับการควบคุมอย่างดีระดับแรงดันไฟฟ้าข้างต้นจะได้รับการแก้ไขอย่างดีดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นแรงดันอ้างอิงสำหรับขา # 2 ได้

ดังนั้นจึงหมายถึงแรงดันไฟฟ้าทางแยกของตัวต้านทาน R1 / R2 แรงดันไฟฟ้านี้จะกลายเป็นแรงดันอ้างอิงที่ขา # 2 ซึ่งหมายความว่า IC จะตรวจสอบและตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าที่อาจสูงกว่าระดับนี้

แรงดันไฟฟ้าตรวจจับที่จะตรวจสอบจะใช้กับพิน # 3 ของ IC ในตัวอย่างของเราคือผ่าน LDR พิน # 3 เชื่อมต่อที่จุดเชื่อมต่อของพิน LDR และเทอร์มินัลที่ตั้งไว้ล่วงหน้า

นั่นหมายความว่าทางแยกนี้จะกลายเป็นตัวแบ่งที่มีศักยภาพอีกครั้งซึ่งระดับแรงดันไฟฟ้าในครั้งนี้ไม่ได้รับการแก้ไขเนื่องจากค่า LDR ไม่สามารถแก้ไขได้และจะแปรผันตามสภาพแสงโดยรอบ

ตอนนี้สมมติว่าคุณต้องการให้วงจรตรวจจับค่า LDR ณ จุดใดจุดหนึ่งเมื่อตกค่ำคุณปรับค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่ขา # 3 หรือที่จุดเชื่อมต่อของ LDR และค่าที่ตั้งไว้จะข้ามเหนือเครื่องหมาย 6V

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นค่าจะสูงขึ้นเหนือการอ้างอิงคงที่ที่พิน # 2 สิ่งนี้จะแจ้งให้ IC ทราบเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าที่รับรู้ที่เพิ่มขึ้นเหนือแรงดันอ้างอิงที่พิน # 2 สิ่งนี้จะเปลี่ยนกลับเอาต์พุตของ IC ทันทีซึ่งเปลี่ยนเป็นบวกจากแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้น ตำแหน่ง.

การเปลี่ยนแปลงสถานะของ IC ข้างต้นจากศูนย์เป็นบวกจะทริกเกอร์สเตจไดรเวอร์รีเลย์ซึ่งจะเปิดโหลดหรือไฟซึ่งอาจเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสที่เกี่ยวข้องของรีเลย์

โปรดจำไว้ว่าค่าของตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับพิน # 2 อาจมีการเปลี่ยนแปลงสำหรับการเปลี่ยนแปลงเกณฑ์การตรวจจับของพิน # 3 ดังนั้นค่าเหล่านี้จึงขึ้นอยู่กับระหว่างกันทำให้คุณมีมุมกว้างของการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์วงจร

คุณสมบัติอีกอย่างของ R1 และ R2 คือหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการใช้แหล่งจ่ายไฟแบบขั้วคู่ทำให้การกำหนดค่าที่เกี่ยวข้องนั้นง่ายและเรียบร้อยมาก

การเปลี่ยนพารามิเตอร์การตรวจจับด้วยพารามิเตอร์การปรับ

ดังที่แสดงด้านล่างการตอบสนองการทำงานที่อธิบายไว้ข้างต้นสามารถย้อนกลับได้โดยการเปลี่ยนตำแหน่งพินอินพุตของ IC หรือโดยพิจารณาตัวเลือกอื่นที่เราเปลี่ยนตำแหน่งของ LDR และค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าเท่านั้น

นี่คือลักษณะการทำงานของ opamp พื้นฐานเมื่อถูกกำหนดค่าเป็นตัวเปรียบเทียบ

เพื่อสรุปเราสามารถพูดได้ว่าในตัวเปรียบเทียบที่ใช้ opamp การดำเนินการต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:

ตัวอย่างการปฏิบัติ # 1

1) เมื่อใช้ขากลับด้าน (-) อ้างอิงแรงดันไฟฟ้าคงที่และขาอินพุตที่ไม่กลับด้าน (+) อยู่ภายใต้การเปลี่ยนแปลงของโวลต์ที่ตรวจจับได้เอาต์พุตของ opamp จะยังคงเป็น 0V หรือเป็นลบตราบเท่าที่ (+) แรงดันไฟฟ้าขาอยู่ต่ำกว่าระดับแรงดันขาอ้างอิง (-)

อีกทางเลือกหนึ่งทันทีที่โวลต์พิน (+) สูงกว่าแรงดันไฟฟ้า (-) เอาต์พุตจะเปลี่ยนระดับ DC ของแหล่งจ่ายบวกอย่างรวดเร็ว

ตัวอย่าง # 2

1) ในทางกลับกันเมื่อใช้พินที่ไม่กลับด้าน (+) อ้างอิงแรงดันคงที่และพินอินพุทกลับด้าน (-) อยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าตรวจจับที่เปลี่ยนแปลงเอาต์พุตของ opamp จะยังคงจ่ายระดับ DC หรือบวกตราบเท่าที่ แรงดันไฟฟ้าขา (-) อยู่ต่ำกว่าระดับแรงดันขาอ้างอิง (+)

อีกทางเลือกหนึ่งทันทีที่แรงดันพิน (-) สูงกว่าแรงดันไฟฟ้า (+) เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็นค่าลบอย่างรวดเร็วหรือปิดเป็น 0V