Mga comparator ngalog

Pamagat mga nagkukumpara nagmula sa Latin ihambing - ihambing. Mga aparato kung saan ang pagsukat ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghahambing sa isang pamantayang gawain sa prinsipyong ito. Halimbawa, pantay-braso kaliskis o mga de-koryenteng potenometro.

Ang prinsipyo ng pagkilos ay nakikilala sa pagitan ng mga de-koryenteng, niyumatik, optical at kahit na mga mechanical comparator. Ang huli ay ginagamit para sa pagsuri sa mga hakbang sa pagtatapos ng haba. Sa kauna-unahang pagkakataon, isang comparator para sa pagpapatunay ng mga hakbang sa pagtatapos ay inilapat sa Paris ni Lenoir noong 1792, tungkol sa kung saan mayroong isang artikulo sa encyclopedia ng Brockhaus at Efron.

Ang mekanikal na paghahambing na ito ay ginamit upang suriin ang standard na 1m sa pagbuo ng sistemang panukat na Pranses. Ang katumpakan ng pagsukat ng tulad ng isang comparator gamit ang isang sistema ng mga palipat lipat na umabot sa 0.0005mm. Para sa oras na iyon ay napaka tumpak. Ngunit sa artikulong ito hindi namin isasaalang-alang nang detalyado ang mga mekanikal at iba pang mga comparator, dahil ang aming gawain ay boltahe na mga comparator.

Mga Pinagsamang Comparator. Prinsipyo ng pagkilos at mga varieties

Sa kasalukuyan, ang mga comparator ay pangunahing ginagamit sa integrated design. Ilang mga tao ang mag-iisip na mag-ipon ng isang comparator mula sa mga discrete transistors. Bukod dito, ang mga comparator ay ginagamit bilang bahagi ng ilang mga circuit.

Halimbawa integrated timer NE555 naglalaman ng maraming bilang ng dalawang mga comparator sa mga input, na, sa katunayan, nakamit ang lahat ng kagandahan ng kanyang trabaho. Bilang karagdagan, marami mga modernong microcontroller mayroon ding built-in na mga comparator. Ngunit, anuman ang pagpapatupad, ang mga prinsipyo ng mga comparator ay eksaktong pareho.

Ang mga modernong comparator sa pamamaraan ay halos kapareho sa mga opamp. Sa katunayan, ito ay ang parehong pagpapatakbo ng amplifier, lamang nang walang puna at may napakataas na pakinabang. Ang comparator ay mayroon ding dalawang mga input, direkta at kabaligtaran (minarkahan ng isang bilog o isang minus sign).

Ang pangunahing pag-andar ng comparator ay upang ihambing ang dalawang boltahe, na ang isa ay halimbawa o sanggunian, at ang isa pa ay talagang sinusukat. Ang output signal ng comparator ay maaaring tumagal lamang ng dalawang mga halaga: isang lohikal na zero, at isang lohikal na yunit, ngunit hindi mababago nang magkakasunod, tulad ng isang pagpapatakbo ng amplifier.

Sa output ng mga comparator, bilang isang panuntunan, mayroong isang output transistor na may bukas na kolektor at emitter. Samakatuwid, maaari itong maiugnay sa alinman sa isang circuit na may isang OE o isang tagasunod ng emitter, depende sa mga kinakailangan ng isang partikular na circuit, tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Ipinapakita ng Figure 1a ang pagsasama ng isang output transistor sa isang circuit na may isang karaniwang emitter. Sa kasong ito, ang TTL at CMOS - lohika na may isang supply ng boltahe ng + 5V ay maaaring konektado sa output ng kaskad. Kung ang CMOS - logic ay pinalakas ng isang boltahe ng 15V, kung gayon ang nangungunang output ng risistor ng 1Kohm ayon sa pamamaraan ay dapat na konektado sa + 15V power bus.

Kapag ang output transistor ay konektado ayon sa circuit ng tagasunod ng emitter, tulad ng ipinapakita sa Figure 1b, ang boltahe sa output ng comparator ay magkakaiba sa loob ng + 15V ... -15V. Gayunpaman, sa pagsasama na ito, ang bilis ng comparator ay bumababa nang malaki, at bilang karagdagan, ang mga input ay "pinalitan", - ang mga input ay invert.

Larawan 1

Paano suriin ang comparator, buhay o hindi buhay?

Kung ang isang LED ay sunud-sunod na paghihinang gamit ang isang risistor R sa circuit na ipinakita sa Figure 1a sa pamamagitan ng pagkonekta sa anode sa isang + 5V power supply, at ang boltahe ay inilalapat sa mga input gamit ang mga resistors, pagkatapos ang pagpapalit ng mga boltahe na ito ng paggamit ng hindi bababa sa variable na resistors ay maaaring maging sanhi ng LED sa flash. Sa anong pagkakasunud-sunod upang ilapat ang sanggunian at boltahe ng input ay maaaring matagpuan pa. Hayaan ang tulad ng isang pamamaraan ng pagsubok ay isang maliit na praktikal na gawain.

Ang lohika ng paghahambing

Ang paggana ng diagram ng comparator ay ipinapakita sa Larawan 2.

Larawan 2. Functional diagram ng comparator

Sa napakaraming mga input at signal signal, posible ang dalawang pagpipilian. Sa unang kaso, na ipinakita sa kaliwang bahagi ng pigura, ang sanggunian ng sanggunian ay inilalapat sa pag-input ng pag-inip, at ang boltahe ng pag-input sa hindi pag-iikot. Kung ang input boltahe ay lumampas sa sanggunian ng sanggunian, isang mataas na antas ang lilitaw sa output ng comparator (log. 1). Kung hindi man, magkakaroon kami ng isang lohikal na zero.

Sa pangalawang bersyon, na ipinakita sa kanang bahagi ng figure, ang sanggunian ng sanggunian ay inilalapat sa direktang pag-input, at ang boltahe ng input sa pag-iikot sa isa. Sa kasong ito, kung ang boltahe ng input ay mas malaki kaysa sa sanggunian ng sanggunian sa output ng comparator, logic zero, kung hindi man, pagkakaisa. Sa figure 2, ang lahat ng mga konklusyon na ito ay ipinapakita sa anyo ng mga pormula sa matematika.

Ngunit narito ang isang matulungin na mambabasa ay maaaring magkaroon ng isang makatarungang tanong: "Tumingin sa Larawan 1, ilang mga saksakan ang naroroon! Kaya't alin ang kanilang pinag-uusapan, anong uri ng zero ang naroon, at nasaan ang unit dito? " Sa kasong ito, pinag-uusapan namin ang tungkol sa base ng output transistor, pinaniniwalaan na ito ang output ng amplifier ng pagpapatakbo, kung saan ibinibigay ang mga signal signal. At ang output transistor, tulad ng ipinahiwatig sa mga komento sa Larawan 1, ay maaaring i-on sa anumang paraan.

Ang ilang mga katangian ng mga analog comparator

Kapag gumagamit ng mga comparator, ang kanilang mga katangian ay dapat isaalang-alang, na maaaring nahahati sa static at dynamic. Ang static na mga parameter ng comparator ay ang mga natutukoy sa matatag na estado.

Una sa lahat, ito ay ang pagiging sensitibo ng threshold ng comparator. Ito ay tinukoy bilang ang minimum na pagkakaiba ng mga signal ng input kung saan lumilitaw ang isang lohikal na signal sa output.

Bilang karagdagan sa pag-input at output, maraming mga comparator ang may mga output para sa pagbibigay ng bias boltahe Ucm. Gamit ang boltahe na ito, ang kinakailangang paglipat ng katangian ng paglipat na may kaugnayan sa perpektong posisyon ay isinasagawa.

Ang isa sa mga pangunahing parameter ng comparator ay ang hysteresis. Ang pinakamadaling paraan upang ipaliwanag ang kababalaghan na ito ay ang paggamit ng halimbawa na may isang maginoo relay. Hayaan ang operating boltahe ng coil, halimbawa, 12V, pagkatapos ay kasama nito ang relay ay mapatakbo. Kung pagkatapos nito, dahan-dahang bawasan ang supply ng boltahe ng coil, pagkatapos ay ilalabas ang relay, halimbawa, sa isang boltahe ng 7V. Ang pagkakaiba-iba ng 5V para sa relay na ito ay hysteresis. Ngunit ang relay ay hindi muling i-on, kung ang boltahe ay nananatili sa antas ng 7V, hindi ito mangyayari. Upang gawin ito, itaas ang boltahe muli sa 12V. At pagkatapos ...

Ang parehong ay sinusunod sa mga comparator. Ipagpalagay na ang boltahe ng input ay tumataas nang maayos na nauugnay sa sanggunian ng sanggunian (ang mga senyas ay inilalapat, tulad ng ipinapakita sa kaliwang bahagi ng Larawan 2). Sa sandaling ang mas mataas na boltahe ng pag-input ay mas mataas kaysa sa sanggunian ng sanggunian (hindi bababa sa halaga ng sensitivity ng threshold), isang lohikal na yunit ang lilitaw sa output ng comparator.

Kung nagsisimula nang bumaba nang maayos ang input boltahe, kung gayon ang paglipat mula sa isang lohikal na yunit sa isang lohikal na zero ay magaganap kapag ang boltahe ng input ay bahagyang mas mababa kaysa sa sanggunian na sanggunian. Ang pagkakaiba sa mga voltages ng input sa mga "sa itaas ng sanggunian" at "sa ibaba ng sanggunian" ay tinatawag na hysteresis ng comparator. Ang hysteresis ng comparator ay dahil sa pagkakaroon ng positibong puna sa loob nito, na idinisenyo upang sugpuin ang "bounce" ng signal ng output kapag pinapalitan ang comparator.

Paano ang paghahambing

Ang diagram ng circuit sa antas ng transistor ay medyo kumplikado, malaki, hindi masyadong malinaw, ngunit hindi kinakailangan. Ito ang mga tampok ng disenyo ng integrated circuitry, tila ang mga transistor ay dumidikit kahit saan, kahit na hindi kinakailangan. Samakatuwid, mas mahusay na isaalang-alang ang isang pinasimple na pagganap na diagram ng comparator, na ipinapakita sa Larawan 3.

Larawan 3. Pinasimple ang pagganap na diagram ng paghahambing

Ipinapakita ng diagram ang yugto ng pag-iiba sa pag-input (DC), ang lohika ng output, at ang circuit ng antas ng paglipat.

Isinasagawa ng input DC ang pangunahing pagpapalakas ng pagkakaiba ng signal, at din, sa tulong ng isang aparato ng bias, ginagawang posible upang maisagawa ang ginustong estado sa output, na nagbibigay-daan sa iyo upang piliin ang uri ng lohika (TTL, ESL, CMOS) na kailangan mong magtrabaho.Isinasagawa ang setting na ito gamit ang isang resistor ng trimming na konektado sa mga terminal na "balancing".

Mga gender at memory comparator

Ang ilang mga modernong comparator ay may isang gating input: ang paghahambing ng mga signal ng pag-input ay nangyayari lamang sa sandali ng supply ng kaukulang pulso. Pinapayagan ka nitong ihambing ang mga signal ng input sa sandaling iyon sa oras kung kinakailangan. Well, tama, kahit anong gusto mo! Ang isang pinasimple na diagram ng bloke ng isang comparator na may gating ay ipinapakita sa Figure 4.

Larawan 4. Pinasimple na diagram ng bloke ng isang comparator

Ang mga comparator na ipinakita sa figure na ito ay may output ng paraphase, tulad ng isang trigger, ang pang-itaas na output ay direkta, at ang mas mababa, minarkahan ng isang bilog, ay natural na kabaligtaran. Bilang karagdagan, ang gate C ay ipinapakita rin dito.

Sa Figure 4a, ang gate ng mga signal signal ay isinasagawa sa isang mataas na antas sa pag-input C. Kapag gating sa isang mababang antas, ang graphic designation sa input C ay dapat magkaroon ng isang maliit na bilog (pag-sign inversion).

Sa Fig. 4b, ang pag-input ng gate C ay may isang dash /, na nagpapahiwatig na ang gate ay nangyayari sa tumataas na gilid ng pulso. Sa kaso ng gating sa isang bumabagsak na harapan, ang gitling ay may direksyon na ito.

Kaya, ang signal ng gating ay walang iba kundi ang paglutas ng paghahambing. Ang resulta ng paghahambing ay maaaring lumitaw sa output lamang sa panahon ng pagkilos ng gate pulse. Ngunit ang ilang mga modelo ng paghahambing ay may memorya (isang trigger lamang ang sapat para dito) at tandaan ang resulta ng paghahambing hanggang sa dumating ang susunod na gating pulso.

Ang tagal ng strobe pulse (gilid nito) ay dapat na sapat para sa signal ng pag-input upang makapasa sa DC bago magkaroon ng oras ang memorya ng memorya. Ang paggamit ng gating ay nagdaragdag ng kaligtasan sa ingay ng comparator, dahil ang pagkagambala ay maaaring mabago ang estado ng comparator lamang sa isang maikling oras na gating pulso. Kadalasan, ang comparator ay tinatawag na isang solong-bit na ADC.

Pag-uuri ng mga Paghahambing

Sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng mga parameter, ang mga comparator ay maaaring nahahati sa tatlong malalaking pangkat. Ito ang mga pangkalahatang paghahambing ng layunin, mataas na bilis at katumpakan. Sa kasanayan ng amateur, ang dating ay madalas na ginagamit.

Hindi pagkakaroon ng anumang mga supernatural na mga parameter para sa bilis at pakinabang, ang pagkakaroon ng gating at memorya, ang mga comparator ng malawak na aplikasyon ay may sariling mga kaakit-akit na katangian at tampok. Mayroon silang mababang pagkonsumo ng kuryente, ang kakayahang magtrabaho sa mababang boltahe, at ang katotohanan na hanggang sa apat na mga comparator ay maaaring matatagpuan sa isang kaso. Ang ganitong "pamilya" ay nagbibigay-daan sa ilang mga kaso upang lumikha ng napaka-kapaki-pakinabang na aparato. Ang isa sa mga aparatong ito ay ipinapakita sa Figure 5.

Ito ang pinakasimpleng converter ng isang analog signal sa isang digital unitary code. Ang nasabing isang code ay maaaring ma-convert sa binary gamit ang digital na conversion.

Larawan 5. Scheme ng pag-convert ng isang analog signal sa isang digital unitary code

Ang circuit ay naglalaman ng apat na mga comparator K1 ... K4. Ang sanggunian ng sanggunian ay inilalapat sa mga pag-convert ng mga input sa pamamagitan ng resistive divider. Kung ang paglaban ng mga resistors ay pareho, kung gayon ang boltahe sa mga inverting na input ng mga comparator ay n * Uop / 4, kung saan n ang serial number ng comparator. Ang boltahe ng input ay inilalapat sa mga hindi pag-iikot na mga input na magkasama na konektado. Bilang isang resulta ng paghahambing ng boltahe ng input sa sanggunian ng sanggunian sa mga output ng mga comparator, nakakakuha kami ng isang unitary digital code ng input boltahe.

Sa mas detalyado, isasaalang-alang namin ang mga parameter ng mga pangkalahatang layunin na mga comparator gamit ang halimbawa ng laganap at medyo abot-kayang paghahambing LM311.

LM311 Mga Serye na Panghahambing

Magkaloob ng mga boltahe at mga kondisyon sa pagtatrabaho

Tulad ng nakasulat sa Data Sheet, ang mga comparator na ito ay may mga dalang input ng isang libong beses na mas maliit kaysa sa mga comparator ng serye ng LM106 o LM170. Bilang karagdagan, ang mga serye ng LM311 serye ay may mas malawak na hanay ng mga boltahe ng supply: mula sa bipolar ± 15V, tulad ng sa mga amplifier ng pagpapatakbo, upang unipolar + 5 ... 15V.Pinapayagan ng malawak na saklaw ng kapangyarihan na ito ang paggamit ng mga LM311 serye ng mga paghahambing kasabay mga amplifier ng pagpapatakbo, pati na rin sa iba't ibang mga serye ng mga lohika na circuit: TTL, CMOS, DTL at iba pa.

Bilang karagdagan, ang mga comparator ng LM311 ay maaaring direktang makontrol ang mga lampara at i-relay ang mga windings na may mga bolta ng operating hanggang sa 50V at mga alon na hindi hihigit sa 50mA. Bilang karagdagan sa LM311, mayroon ding mga comparator LM111 at LM211. Ang mga microcircuits ay naiiba sa mga kondisyon ng operating, pangunahin sa temperatura. Ang operating range ng LM311 ay 0 ° C ... + 70 ° C (komersyal na saklaw) LM211 -25 ° C ... + 85 ° C (pang-industriya), LM311 -55 ° C ... + 125 ° C (pagtanggap ng militar).

Ang buong domestic analogs ng LM311 comparator ay 521CA3, 554CA3 at ilang iba pa. Kapag pinalitan, hindi mo kailangang baguhin ang circuit at hindi mo kailangang muling gawing muli ang circuit board. Dapat mo lamang pansinin ang katotohanan na ang mga comparator, tulad ng iba pang mga microcircuits, ay magagamit sa iba't ibang mga kaso, kaya kapag binibili mo ang mga ito dapat kang magbayad ng maximum na pansin, lalo na kung ang pagbili na ito ay gagamitin upang ayusin ang tapos na aparato.

Ipinapakita ng Figure 7 ang pinout (pinout) ng LM311 comparator, na ginawa sa iba't ibang mga kaso.

Larawan 6. Comparator LM311

Larawan 7. Pinout (pinout) ng LM311 comparator, na ginawa sa iba't ibang mga kaso.

Sa totoo lang, marami pa ang maaaring isulat tungkol sa mga comparator. Sa tulong nila maaari mong gawin relay ng larawan, thermal relay, tagapagpahiwatig ng patlang ng kuryente, capacitive relay at maraming iba pang mga kapaki-pakinabang na aparato.

Ang ilang mga kagiliw-giliw at kapaki-pakinabang na mga circuit ay matatagpuan sa "datasheet" ng LM311 na paghahambing, kung saan binibigyan sila bilang pangkaraniwang paglilipat ng mga circuit. Sa form na ito ang mga comparator ay ginagamit nang madalas. Narito ang mga paglalarawan lamang ng mga tipikal na pamamaraan na ibinigay sa "tipikal", Ingles. Ngunit kahit na hindi alam ang isang banyagang wika, maaari mong malaman ito, hindi bababa sa tulong ng isang online na tagasalin ng Google.

Patuloy na artikulo: Ang ilang mga simpleng circuit circuit

Boris Aladyshkin

Comments

[#1 Nikolay]

Salamat sa artikulo! Lubos akong nagpapasalamat sa iyo, ang lahat ay simple at abot-kayang. Sa palagay ko ang artikulong ito ay magiging kapaki-pakinabang sa marami, mas madaling maunawaan mula sa mga pangunahing kaalaman at pagkatapos ay isagawa ito.

[#2 Fame]

Maayos ang lahat, ngunit karaniwang walang hysteresis sa mga comparator. Nakukuha ito sa pamamagitan ng pagkonekta sa input "+" sa pamamagitan ng isang divider sa mga resistors sa output. Ang halaga ng hysteresis ay tinutukoy ng halaga ng paglaban ng divider.

[#3 Aleksey]

Maraming salamat sa artikulo, marami itong naitulong.