Komparator napięcia to dość ciekawe urządzenie. Jak on pracuje? Co umożliwia pełnienie swoich funkcji? Nie sposób nie zauważyć ich znaczącego znaczenia w licznych sprzętach AGD, których pod dostatkiem w każdym domu.
Informacje ogólne
Do sterowania obwodami elektronicznymi używa się wielu różnych urządzeń. Umożliwiają rozgałęzianie i dostosowywanie sygnałów. Aby porównać dwa różne impulsy, stosuje się komparator. Co on reprezentuje? Komparator napięcia to urządzenie, które porównuje dwa różne napięcia i prądy i na podstawie uzyskanych danych wytwarza ostateczny sygnał mocy. Za jego pomocą wskazana jest uzyskana większa wartość i wskazany jest stosunek uzyskanych parametrów. Urządzenie posiada dwa analogowe zaciski wejściowe, które mogą przetwarzać sygnały ujemne i dodatnie. Mają też, podobnie jak ADC, jedno binarne wyjście cyfrowe. Na czym opiera się jego funkcja? Aby zapewnić działanie, zawsze tworzony jest tranzystorowy komparator napięcia.
Co jest używane we współczesnych czasach
Początkowo zintegrowane komparatory napięcia były szeroko stosowane. Ze względu na charakterystyczne cechy ich pracy nazwano je szybkimi. Wymagają napięcia różnicowego w pewnym zakresie, znacznie niższym niż napięcie sieciowe. Takie urządzenia nie pozwalały na obecność sygnałów zewnętrznych, które wykraczałyby poza ustalone granice. Nowoczesny analogowo-cyfrowy komparator napięcia posiada wejście tranzystorowe. Z reguły potencjalny sygnał dla niego nie powinien przekraczać wartości 0,3 V. Często można znaleźć komparator napięcia na mikrokontrolerze. W takich przypadkach stosuje się produkty firm Microchip i Atmel. Jeśli mamy do czynienia z komparatorem stereo (nazywa się je też komparatorami typu ultraszybkiego), to wymagany próg nie przekracza 0,2 V. Należy zauważyć, że wartość zastosowanego zakresu jest ograniczona określonym napięciem wejściowym.
Czy to wszystko?
Oczywiście, że nie! Na wzmacniaczu operacyjnym znajduje się również komparator napięcia. To urządzenie, w którym różnica między impedancją wejściową a wysoką impedancją sygnału jest niezwykle dobrze zbalansowana. Dzięki temu znajdują zastosowanie w przypadkach, w których konieczne jest zapewnienie pracy obwodów o niskim napięciu. Również urządzenia wykorzystujące wzmacniacze operacyjne są często nazywane również komparatorami widma wideo. Teoretycznie może pracować w konfiguracji z otwartą pętlą (tj. bez negatywnego sprzężenia zwrotnego). W takich przypadkach urządzenie jest używanejako komparator o niskiej wydajności.
Jakie są wady komparatorów ze wzmacniaczami operacyjnymi
Mają takie negatywne punkty:
- Tak więc ich głównym celem jest praca w trybie liniowym, gdy nie ma negatywnego sprzężenia zwrotnego. Posiadają również dość znaczący tryb przywracania.
- Prawie wszystkie wzmacniacze operacyjne mają wewnętrzne kondensatory kompensacyjne, które ograniczają szybkość narastania napięcia wyjściowego podczas generowania sygnałów o wysokiej częstotliwości. Dlatego stosowanie takich obwodów prowadzi do niewielkiego opóźnienia impulsów.
- I na koniec komparator nie ma wewnętrznej histerezy.
Ze względu na te niedociągnięcia, użycie urządzenia do sterowania różnymi obwodami często odbywa się bez różnych wzmacniaczy. Jedynym wyjątkiem jest użycie generatora.
Użyj
Operacja komparatora napięcia jest często wykorzystywana podczas procesów produkcyjnych, w których napięcie wyjściowe jest ograniczone. Ale jednocześnie konieczne jest, aby dobrze współpracował z logiką cyfrową. Dlatego często można je znaleźć w różnych urządzeniach termicznych. Przykładem jest przełącznik temperatury, termostat i tak dalej. Mogą być również używane do porównywania sygnałów i rezystancji urządzeń takich jak stabilizator, timer i tak dalej. W urządzeniach gospodarstwa domowego zawierająprawie każdy mikrochip. Komparator napięcia można znaleźć w kuchence mikrofalowej, piekarniku i wielu innych nowoczesnych urządzeniach.
Zasada działania
Przejdźmy przez całą drogę logicznego „myślenia” tego urządzenia. Tak więc początkowo na wejście plus podawany jest sygnał analogowy. Nazywa się to nieodwracalnym. Następnie ruszamy do wyjścia. Nazywa się to odwróconym i może wysyłać dwa podobne sygnały o przeciwnej polaryzacji. Od czego zależy decyzja „przyjęta” przez urządzenie? Załóżmy, że wejście analogowe jest większe niż wyjście. W takim przypadku otrzymamy jednostkę logiczną. Z tego powodu na przykład otwarty kolektor tranzystora zostanie włączony lub zostanie wykonana inna czynność z innym elementem obwodu. I zacznie pełnić przypisane jej funkcje. Jeżeli wyjście analogowe jest większe niż wejście, urządzenie pracuje w trybie zera logicznego i nic się nie dzieje. W takich sytuacjach dużą rolę odgrywa napięcie odniesienia komparatora.
I trochę więcej o urządzeniu
Zwróćmy uwagę na komparatory dwuprogowe i fazowe. W przypadku ich zastosowania prawie zawsze praca opiera się na oddziaływaniu na wejścia w obwodach logicznych. A ich funkcjonowanie zależy od poziomu sieci zasilającej. Można powiedzieć, że to dość osobliwe elementy przejścia sygnału z postaci analogowej na cyfrową. Dzięki temu możliwe jest nieokreślanie niepewności wyjść sygnałowych. Czemu? Faktem jest, że komparator zawsze może zapewnić pewne uchwycenie pętli histerezy.
Aplikacja
Przyjrzyjmy się bliżej, gdzie i jak są używane. Tak więc w wielu domach znajduje się komparator napięcia do rozładowywania baterii w laptopie lub telefonie, wagi, czujniki napięcia sieciowego. Można je znaleźć w wielu różnych układach scalonych, gdzie służą do sterowania impulsami wejściowymi. Utrzymuje to komunikację między źródłem sygnału a miejscem docelowym. Często używany jest komparator-regulator (wyzwalacz) Shimmer. Tą istotną zaletą jest możliwość pracy w trybie wielokanałowym, w którym można porównywać znaczną liczbę sygnałów. Zapewnia bardzo szeroką funkcjonalność (w porównaniu do standardowych komparatorów). Urządzenia te służą również do wizualnego określenia stanu obrabianej powierzchni. Do tych celów używany jest komparator chropowatości.
Programowanie
Komparatory są używane jako część obwodów PWM. Ale nie tylko. Mogą być również używane do pisania pojedynczych programów lub ich komponentów. Dlatego są często używane do tworzenia kolekcji Java. Co jest do tego potrzebne? Oto mała lista z odpowiedziami:
- Na początku powinieneś zadbać o środowisko programistyczne. Można polecić zwrócenie uwagi na Mavena. W nim tworzony jest projekt, do którego wybierane są niezbędne komponenty.
- Następnie instalowane są dodatkowe narzędzia i powinieneś zacząć tworzyć nowy plik. Pamiętaj, aby przerwaćproces jest nieprawidłowy. Również podczas pracy zaleca się oszczędzanie na wszystkich etapach pracy.
- Kiedy wszystko będzie gotowe, musisz wprowadzić wymagane ustawienia.
- Następnie musisz utworzyć klasę, która będzie używana do sprawdzania danych, a także do dystrybucji ich do żądanych komórek pamięci. Klasa służy również do sortowania niektórych informacji według określonych parametrów i, jeśli to konieczne, zapewniania ich ochrony.
Jak wybrać urządzenie przy zakupie
Wydaje się, że można kupić gotowy komparator w dowolnym sklepie radiotechnicznym. Cena za to będzie zależeć od przedstawionych wymagań. Przede wszystkim musisz zdecydować o przeznaczeniu urządzenia. Wtedy uwagę powinien zwrócić taki moment jak ilość kanałów. Należy również dokładnie sprawdzić urządzenie pod kątem uszkodzeń zewnętrznych. Może więc zostać uszkodzony podczas transportu lub po prostu został źle wykonany.
Jak przetestować działanie komparatora napięcia
Wielu początkujących radioamatorów często zadaje sobie pytanie, jak sprawdzić, czy urządzenie może być używane. W tym celu nie musisz mieć jakiegoś skomplikowanego obwodu lub urządzenia. Aby to zrobić, po prostu użyj woltomierza. W takim przypadku na wejścia podawane jest regulowane napięcie i określa się, czy działa, czy nie. Nie powinniśmy zapominać, że urządzenia często zawierają tranzystor wyjściowy. Mają kolektor i emiter jak „wiszące w powietrzu”. Dlatego konieczne jest zapewnienie odpowiedniego połączenia. W takim razie włodwrócone wejście przyłożone napięcie odniesienia.
Wniosek
Więc wzięto pod uwagę komparator napięcia. To przydatne urządzenie zapewni pracę wielu różnym urządzeniom. Komparator pozwoli Ci stworzyć wiele różnych obwodów i znacznie poszerzyć pole działania radioamatora. Nie powinieneś ograniczać się do już istniejących rozwiązań. Jednocześnie konieczne jest nauczenie się, jak zapewnić współpracę komparatora z innymi elementami.
