Apabila mereka bentuk litar elektronik, selalunya perlu membandingkan tahap dua voltan. Untuk ini, peranti seperti pembanding digunakan. Nama nod kembali ke Latin comparare, atau, sebaliknya, kepada bahasa Inggeris untuk membandingkan - untuk membandingkan.
Kandungan
Apakah pembanding voltan
Dalam kes umum, pembanding ialah peranti yang mempunyai dua input untuk membekalkan nilai perbandingan (voltan) dan output untuk hasil perbandingan. Pembanding mempunyai dua input untuk membekalkan parameter yang dibandingkan - langsung dan songsang. Output ditetapkan kepada unit logik apabila voltan input langsung melebihi yang songsang, dan sifar - jika sebaliknya. Jika, dengan perbezaan positif antara input songsang dan langsung, satu ditetapkan, dan dalam keadaan bertentangan - sifar, maka pembanding sedemikian dipanggil penyongsangan.
Prinsip operasi pembanding
Ia adalah mudah untuk membina pembanding penguat operasi (OU).Untuk ini, sifatnya digunakan secara langsung:
- penguatan perbezaan isyarat antara input langsung dan penyongsangan;
- tak terhingga (dalam amalan - dari 10000 dan ke atas) faktor penguatan.
Operasi op-amp sebagai pembanding boleh dipertimbangkan dengan skema pensuisan berikut:
Biarkan ada op-amp dengan keuntungan 10000, voltan bekalan adalah bipolar, + 5 V dan tolak 5 V. pembahagi pada input penyongsangan, paras rujukan ditetapkan kepada tepat 0 volt, pada input langsung, tolak 5 volt dikeluarkan daripada peluncur potensiometer. Penguat operasi harus menguatkan perbezaan sebanyak 10,000 kali, secara teorinya, voltan tolak 50,000 volt sepatutnya muncul pada output. Tetapi opamp tidak mempunyai tempat untuk mengambil voltan sedemikian, dan ia mencipta maksimum yang mungkin - voltan bekalan, tolak 5 volt.
Jika anda mula menaikkan voltan pada input langsung, op amp akan cuba menetapkan perbezaan voltan antara input, didarab dengan 10000. Ia akan berjaya apabila voltan masukan menghampiri sifar dan menjadi kira-kira tolak 0.0005 V. Dengan peningkatan selanjutnya dalam voltan input pada input positif, output akan meningkat kepada sifar dan ke atas, dan pada voltan +0.0005 volt ia akan menjadi +5 V dan tidak akan meningkat lagi - tidak ada tempat. Oleh itu, apabila voltan masukan melepasi paras sifar (lebih tepat, tolak 0.0005 volt - + 0.0005), voltan keluaran akan melonjak dari tolak 5 volt kepada +5 volt. Dalam erti kata lain, selagi voltan pada input langsung adalah lebih rendah daripada pada input penyongsangan, output pembanding ditetapkan kepada sifar. Jika lebih tinggi - satu.
Yang menarik ialah bahagian perbezaan tahap pada input dari tolak 0.0005 volt hingga + 0.0005.Secara teori, apabila ia melepasi, akan berlaku kenaikan yang lancar daripada voltan bekalan negatif kepada positif. Dalam amalan, julat ini sangat sempit, dan disebabkan oleh gangguan, gangguan, ketidakstabilan voltan bekalan, dsb. dengan anggaran kesamaan voltan pada input, operasi komparator yang huru-hara dalam kedua-dua arah akan berlaku. Semakin rendah keuntungan op-amp, semakin luas tetingkap ketidakstabilan ini. Jika komparator mengawal penggerak, maka ini akan menyebabkan ia berfungsi dalam masa (mengklik geganti, menghempas injap, dll.), yang boleh menyebabkan kegagalan mekanikal atau terlalu panas.
Untuk mengelakkan ini, maklum balas positif cetek dibuat dengan menghidupkan perintang yang ditunjukkan oleh garis putus-putus. Ini mewujudkan sedikit histerisis, mengalihkan ambang pensuisan apabila voltan naik dan turun berbanding rujukan. Sebagai contoh, pembanding akan bertukar pada 0.1 volt, dan turun tepat pada sifar (bergantung pada kedalaman maklum balas). Ini akan menghapuskan tetingkap ketidakstabilan. Nilai perintang ini boleh dari beberapa ratus kilo-ohm hingga beberapa mega-ohm. Semakin rendah rintangan, semakin besar perbezaan antara ambang.
Terdapat juga IC pembanding khusus. Sebagai contoh, LM393. Dalam litar mikro sedemikian, terdapat penguat operasi berkelajuan tinggi (atau beberapa), pembahagi terbina dalam boleh dipasang yang menghasilkan voltan rujukan. Satu lagi perbezaan antara pembanding dan peranti sedemikian yang dibina pada op amp tujuan umum ialah kebanyakannya memerlukan bekalan kuasa unipolar. Kebanyakan opam memerlukan voltan bipolar. Pilihan jenis litar mikro dibuat semasa pembangunan peranti.
Ciri-ciri pembanding digital
Pembanding juga digunakan dalam teknologi digital, walaupun ini terdengar, pada pandangan pertama, paradoks. Lagipun, terdapat hanya dua tahap voltan - satu dan sifar. Dan tidak ada gunanya membandingkannya. Tetapi anda boleh membandingkan dua nombor binari, yang boleh ditukar kepada mana-mana nilai analog (termasuk voltan).
Biarkan terdapat dua perkataan binari yang sama panjang dalam bit:
X=X3X2X1X0 dan Y=Y3Y2Y1Y.
Mereka dianggap sama dalam nilai jika semua bit adalah sama dengan bit:
1101=1101 => X=Y.
Jika sekurang-kurangnya satu bit berbeza, maka bilangannya tidak sama. Nombor yang lebih besar ditentukan oleh perbandingan bitwise, bermula dengan bit yang paling ketara:
- 1101>101 - di sini bit pertama X lebih besar daripada bit pertama Y, dan X>Y;
- 1101>101 - bit pertama adalah sama, tetapi bit kedua X lebih besar dan X>Y;
- 111<1110 - Y mempunyai bit ketiga yang lebih besar, dan nilai yang lebih besar daripada digit X yang paling ketara tidak penting, X<Y.
Pelaksanaan perbandingan sedemikian boleh dibina pada litar logik elemen asas DAN-BUKAN, ATAU-TIDAK, tetapi lebih mudah untuk menggunakan produk siap. Contohnya, 4063 (CMOS), 7485 (TTL), K564IP2 domestik dan siri litar mikro yang lain. Mereka adalah pembanding 2-8 bit dengan bilangan data dan input kawalan yang sepadan. Dalam kebanyakan kes, pembanding digital mempunyai 3 output:
- lebih;
- kurang;
- sama.
Tidak seperti peranti analog, dengan pembanding binari, kesaksamaan pada input bukanlah situasi yang tidak diingini dan tidak cuba dielakkan.
Peranti sedemikian juga mudah untuk dibina secara pemrograman menggunakan fungsi algebra Boolean.Pilihan lain - banyak mikropengawal mempunyai pembanding analog "di atas kapal" dengan output luaran yang berasingan, yang mengeluarkan hasil siap sedia untuk membandingkan dua nilai dalam bentuk 0 atau 1 ke litar dalaman. Ini menjimatkan sumber sistem pengkomputeran kecil .
Di manakah pembanding voltan digunakan?
Skop pembanding adalah luas. Di atasnya, sebagai contoh, anda boleh membina geganti ambang. Untuk melakukan ini, anda memerlukan sensor yang menukar sebarang nilai kepada voltan. Nilai ini boleh:
- tahap pencahayaan;
- tahap bunyi bising;
- paras cecair dalam bekas atau takungan;
- sebarang nilai lain.
Potentiometer boleh digunakan untuk menetapkan tahap pencetus pembanding. Isyarat keluaran melalui kekunci diberikan kepada penunjuk atau penggerak.
Jika anda meningkatkan histerisis, maka pembanding boleh berfungsi sebagai pencetus Schmitt. Apabila voltan berubah perlahan-lahan digunakan pada input, output akan menjadi isyarat diskret dengan bahagian hadapan yang curam.
Kedua-dua elemen boleh disambungkan untuk membentuk pembanding dua ambang, atau pembanding tetingkap.
Di sini, voltan ambang ditetapkan secara berasingan untuk setiap pembanding - untuk yang atas pada input langsung, untuk yang lebih rendah pada yang songsang. Input percuma digabungkan, ia dibekalkan dengan voltan yang diukur. Output disambungkan mengikut skema "mounting OR". Apabila voltan melebihi had atas atau bawah yang ditetapkan, salah satu pembanding menghasilkan tahap tinggi pada output.
Pembanding berbilang peringkat dipasang daripada beberapa elemen, yang boleh digunakan sebagai penunjuk voltan linear, atau nilai yang ditukar kepada voltan. Untuk empat peringkat, skim tersebut adalah seperti berikut:
Dalam litar ini, voltan rujukan digunakan pada input setiap elemen. Input penyongsangan disambungkan bersama, mereka menerima isyarat yang diukur. Apabila tahap pencetus dicapai, LED yang sepadan akan menyala. Jika unsur penyinaran disusun dalam satu garisan, jalur cahaya akan diperolehi, panjangnya berbeza-beza mengikut tahap voltan yang dikenakan.
Litar yang sama boleh digunakan sebagai penukar analog-ke-digital (ADC). Ia menukar voltan masukan kepada kod binari yang sepadan. Lebih banyak elemen dimasukkan ke dalam ADC, lebih besar kedalaman bit, lebih tepat penukaran. Dalam amalan, kod talian menyusahkan untuk digunakan dan ia ditukar kepada kod biasa menggunakan pengekod. Pengekod boleh dibina pada elemen logik, menggunakan litar mikro siap sedia, atau menggunakan ROM dengan perisian tegar yang sesuai.
Skop pembanding dalam litar profesional dan amatur adalah pelbagai. Penggunaan elemen ini dengan betul membolehkan menyelesaikan pelbagai masalah.
Artikel yang serupa:
