Что такое компаратор в электронике: Компараторы напряжения

Компараторы напряжения

В этой статье мы сравним разность двух напряжений. Вроде бы ничего сложного, но мы постараемся это сделать так, чтобы  получить результат нашего сравнения  в течение микросекунды!

Для этого потребуется новая интегральная схема — компаратор напряжения. Мы также обсудим понятие дифференциального напряжения.

Как сравнить напряжение вручную?

Чтобы понять, зачем нужно сравнение двух разных напряжений, представьте следующую ситуацию: у вас есть две батареи AA с номинальным напряжением 1,5 В. Вы знаете, что одна из них разряжена, но не знаете, какая именно. В ваше устройство, например будильник, нужно поставить менее разряженную, то есть батапейку с более высоким напряжением.

Как сравнить напряжение двух батареек АА

Какая будет ваша первая мысль? Да, правильно, измерить напряжение каждой батареи с помощью мультиметра, и просто сравнить два числа друг с другом. Предположим, что результаты наших измерений следующие: 1,113 В и 1,521 В. Выбор батарейки в будильник очевиден.

Самый простой способ сравнить две батареи — измерить их напряжение мультиметром

Если у вас есть батарейки типа AA, то можете сами проверить их напряжение. Если батареи новые, то их напряжения должны быть одинаковыми (могут быть некоторые различия). Для сравнения вы можете использовать одну старую батареюку, взятую, например, из пульта дистанционного управления.

Однако, у такого метода измерения есть небольшой недостаток — для сравнения напряжения батареи нужно «целых» два измерения. Но эту операцию можно упростить до одного измерения! Достаточно совместить минусы обоих аккумуляторов, и затем прижать щупы мультиметра к их плюсам. Такое измерение покажет нам разницу с предыдущими результатами — мультиметр покажет так называемое дифференциальное напряжение.

Напряжение — это разность потенциалов между двумя точками, поэтому такое подключение, также является правильным — подключение черного щупа к плюсу батареи безопасно.

Схема измерения напряжения	Дифференциальное напряжение двух батареек АА

Что такое дифференциальное напряжение?

Дифференциальное напряжение — важная концепция в электронике, и идея, лежащая в основе этого проста — если у вас есть два источника напряжения с общей точкой отсчета, вы также можете определить напряжение между их неподключенными клеммами.

Нам нужно было узнать, какая батарея имеет больший заряд. Независимо от того, покажет ли мультиметр -1 В или -0,1 В, результат будет одинаковым. Это будет означать, что батарея справа имеет более высокий заряд (напряжение). Если бы результат был положительным при тех же подключениях, мы бы выбрали левую батарею.

Что такое компаратор напряжения?

Компаратор напряжения — это небольшая интегральная схема, которая позволяет сравнивать два напряжения друг с другом. Компаратор имеет два входа: инвертирующий (-) и неинвертирующий (+), а также выход. Кроме того, такая схема явно требует мощности.

На схемах часто не указывается информация о линиях электропитания, потому что опытному электронщику «очевидно», что каждая схема должна быть запитана.

Символ компаратора на схемах

Компаратор проверяет разницу напряжений между входами, и на основании этого устанавливает свой выход:

• Если напряжение на неинвертирующем входе выше, чем на инвертирующем, то напряжение на выходе близко к положительному полюсу питания (например, 5 в).
• Если напряжение на неинвертирующем входе ниже, чем на инвертирующем, то напряжение на выходе близко к отрицательному полюсу питания (например, к земле, 0 в).

На картинке ниже мы видим схему компаратора с питанием от 6 В. Кроме того, два его входа подключены к отдельным источникам напряжения, которые мы и хотим сравнить друг с другом. К выходу компаратора (и к земле) подключается мультиметр.

Слева большее напряжение на инвертирующем входе, а справа — на неинвертирующем входе

Сразу стоит запомнить, что при сравнении двух напряжений компаратор выдает информацию в виде нуля или единицы. Это означает, что на его выходе напряжение близко к положительной шине питания (здесь 6 В) или к отрицательной (здесь 0 В). Промежуточных состояний нет!

Таким образом, компараторы являются чрезвычайно важным «мостом» между аналоговыми и цифровыми схемами.

Компараторы напряжения также полезны там, где вам просто нужно сравнить два напряжения. В следующей статье мы обсудим так называемые аналоговые датчики, которые могут измерять, например, текущую температуру или яркость солнечного света. Объединив их с компараторами, мы построим термостат (систему, которая реагирует на превышение заданной температуры) и лампу, которая включается после наступления темноты. Однако, прежде чем мы перейдем к таким схемам, нам необходимо познакомиться с самим компаратором на практике.

LM311 — пример популярного компаратора

Мы проведем эксперименты с использованием микросхемы LM311, которая имеет один компаратор в небольшом восьмиконтактном корпусе. Эта схема выпускалась в различных вариантах уже несколько десятков лет, что можно назвать огромным успехом ее конструкторов.

Схема LM311 — аналоговый компаратор

Его основные параметры (при 25 ° C):

• напряжение питания: 3,5–30 В,
• максимальный ток, потребляемый входами: 100 нА,
• максимальное смещение напряжения: 3 мВ,
• максимальное смещение тока: 10 нА,
• максимальный выходной ток: 50 мА.

Если вы еще не знаете, что означают эти параметры, не волнуйтесь — мы вернемся к этому позже. Достаточно, если теперь вы сделаете два вывода: микросхему LM311 можно безопасно запитать от наших 6В, а его входы также потребляют очень и очень небольшой ток.

Нумерация выводов

Сразу стоит запомнить:

1) Каждый вывод такой схемы имеет свой номер.

2) Выводы всех интегральных схем, выпускаемых в этих корпусах, пронумерованы одинаково — начните с первого вывода и опуститесь вниз, затем перейдите к другой стороне схемы и поднимитесь.

3) Нам нужно знать, как найти первый вывод (ножку) — здесь все очень просто. Мы всегда смотрим на такую ​​систему сверху (ножки направлены вниз). Затем на одной стороне корпуса находим бороздку или холмик. Вывод слева от этой отметки является номером 1.

Универсальный способ нумерации выводов интегральной схемы

Идентично биполярным транзисторам, в одном корпусе может быть несколько электронных компонентов. Поэтому всегда нужно проверять маркировку: в данном случае, имя элемента будет просто напечатано на корпусе. Конечно, на корпусе могут быть какие-то дополнительные знаки, но должен совпадать главный — „311”.

Функции выводов LM311

Пора узнать о функциях выводов. Обычно, в такой ситуации, смотрим на информацию в каталоге — вводим «LM311 datasheet» в поисковике Google и читаем найденный PDF-файл, подготовленный производителем. Однако на этот раз, для вашего удобства, мы собрали здесь самую важную информацию.

Символическое изображение внутренней части схемы LM311

Как показано на рисунке выше, функции отдельных выходов следующие:

1. эмиттер выходного транзистора (обычно крепится к земле схемы),
2. неинвертирующий вход (+),
3. инвертирующий вход (-),
4. отрицательный полюс источника питания (заземление схемы),
5. баланс,
6. баланс / блокировка,
7. коллектор выходного транзистора,
8. положительный полюс источника питания.

Правильное соединение выводов 5 и 6 позволяет вручную регулировать смещение напряжения и уменьшите его почти до нуля. Это сложная тема, но сейчас вам не о чем беспокоиться. Кроме того, ножка 6 позволяет выключить схему, но сейчас эта функция нам не понадобится.

Символ компаратора и транзистора «внутри схемы» на рисунке, служит лишь для удобства, чтобы помочь вам быстро понять, что это за схема, и как она работает. На самом деле, внутренняя часть этой схемы намного сложнее.

Выход LM311 относится к типу OC (открытый коллектор), что означает, что в цепи присутствует транзистор, который, в зависимости от результата работы схемы, либо забивается, либо насыщается. Коллектор этого транзистора подключен к выводу 7 и, следовательно, является выходом нашего компаратора. Вы можете найти больше информации об этом в конце этой статьи. А теперь, пора приступить к практике!

Компаратор LM311 на практике

Пора запустить компаратор и проверить его работу на практике. Мы построим схему, которая позволит нам точно наблюдать, что происходит при изменении разницы напряжений между двумя входами компаратора. Для выполнения упражнения вам потребуются следующие элементы:

• 1 × LM311,
• Резистор 4 × 10 кОм ,
• Резистор 1 × 330 Ом ,
• Потенциометр 1 × 5 кОм,
• Конденсатор 1 × 100 нФ,
• 1 × 220 мкФ конденсатор,
• 1 × светодиод (выберите свой любимый цвет),
• Батарея 4 × AA,
• 1 × корзина для 4 батареек АА,
• 1 × макетная плата,
• Комплект соединительных проводов.

Эти элементы следует подключать согласно схеме ниже. Если вам все понятно, можно попробовать собрать эту схему на плате самостоятельно. Только помните о правильной полярности светодиода и электролитического конденсатора. Также обратите внимание на нумерацию выводов (ножек) LM311. Если вы не хотите рисковать или не знаете, как собрать такую ​​схему на плате, следуйте приведенным ниже инструкциям, которые пошагово описывают весь процесс сборки.

Обратите внимание на углубление в корпусе компаратора — сравните элемент с рисунком выше, чтобы найти правильные выводы схемы.

Схема первой цепи с компаратором LM311

Шаг 1. Начинаем с размещения компаратора в центре макетной платы — углубление в середине платы должно проходить под схемой. Если сомневаетесь, вспомните, как устроена макетная плата — другое расположение схемы может привести к короткому замыканию контактов.

Примеры неправильного и правильного размещения интегральных схем на макетной плате

При размещении схемы на плате, обратите внимание на положение выемки в корпусе (или точки), которая позволяет найти первый вывод схемы.

Шаг 2. Добавьте два фильтрующих конденсатора блока питания (C1 и C2 на схеме).

Шаг 1: размещение на макетной плате	Шаг 2: конденсаторы силового фильтра

Шаг 3: берем два резистора по 10 кОм (в схеме R3 и R4), создаем один делитель напряжения, центр которого совмещаем с инвертирующим входом компаратора (вывод 3).

Шаг 4. Подключите питание к восьмой ножке (выводу) компаратора. Дополнительно подключите светодиод с резистором к плате (на схеме LED1 и R5).

Шаг 3: делитель напряжения	Шаг 4: питание микросхемы, светодиод и резистор

Шаг 5. Используя следующие резисторы 10 кОм (R1 и R2 на схеме) и потенциометр 5 кОм (P1), создаем делитель напряжения, который подключаем к неинвертирующему входу компаратора LM311.

Шаг 6. Добавьте недостающие соединения, то есть соедините контакты 1 и 4 с землей схемы. Вы также должны подключить крайние положительные провода, расположенные на макетной плате, для передачи напряжения с одной стороны платы на другую.

Шаг 5: второй делитель напряжения	Шаг 6: последние штрихи

На практике, схема может выглядеть как на фото ниже. Сматывание проводов нужно только для того, чтобы сделать сборку более понятной. На практике, вся схема может выглядеть более хаотичной — это совершенно нормальный вид для сборки на макетной плате.

Подключение с помощью смотанных проводов	Подключение без сматывания проводов

Как работает вышеуказанная схема?

На макетной плате есть делитель напряжения (R3 и R4), благодаря которому, на инвертирующем входе LM311 напряжение составляет около 3 В. Аналогичный делитель подключен к инвертирующему входу, но есть потенциометр, который влияет на сопротивление всего делителя, что позволяет вручную настроить подключение на небольшой диапазон (в диапазоне от ~ 2,4 В до ~ 3,6 В). Благодаря этому мы можем наблюдать, как LM311 ведет себя при разных напряжениях на неинвертирующем входе.

Включаем питание и наблюдаем за диодом, медленно поворачивая потенциометр. При низком состоянии светодиод должен гореть, а при высоком — нет.

Низкое состояние на выходе — светодиод горит	Высокое состояние на выходе — светодиод не горит

В случае, когда потенциометр повернут в крайнее положение, на неинвертирующем входе будет около 2,4 В, что меньше 3 В на инвертирующем входе. Компаратор сравнивает напряжение на обоих входах. Итак, вспомним фрагмент из предыдущего описания:

• Если напряжение на неинвертирующем входе ниже, чем на инвертирующем, то напряжение на выходе близко к отрицательному полюсу питания (например, к земле, 0 в).

Таким образом, в этой ситуации на выходе компаратора отображается потенциал, близкий к 0 В. Для упрощения — масса, то есть «минус от батареи». Следовательно, диод, подключенный к выходу компаратора, включен, потому что он подключен анодом (через резистор) к положительной шине питания, поэтому, когда на катоде с выхода компаратора появляется «минус», ток будет протекать и диод будет гореть.

После поворота потенциометра в другую сторону неинвертирующий вход будет иметь более высокое напряжение, поэтому на выходе компаратора мы получим напряжения, близкие к положительной шине питания. Проще говоря, будет «аккумулятор плюс». В этой ситуации светодиод будет подключен к плюсу «с двух сторон» (анод через резистор батареи и катод компаратора) и, следовательно, не будет гореть.

Неожиданные сбои

Однако есть положение (около половины оборота потенциометра), в котором светодиод горит мягко или быстро мигает. При таком положении, схема может быть чувствительной даже к приближению руки.

Откуда берутся помехи?

Компаратор на самом деле называется дифференциальным усилителем напряжения. Коэффициент усиления LM311 достигает 200 В / мВ, что означает, что 1 мВ дифференциального напряжения на входах усиливается до 200 В на выходе. Но успокойтесь: такого высокого напряжения на выходе этой схемы нет — это просто пропорциональные расчеты.

В этом случае, схема питается от 6 В, поэтому для полного переключения этой схемы достаточно (теоретически) 30 мкВ дифференциального напряжения.

Что, если нам удастся установить, например, около десятка микровольт дифференциального напряжения? Это очень сложно, но возможно — медленно поворачивая потенциометр, однажды мы найдем такую ​​настройку. Затем схема делает то, что может, т.е. усиливает, но не может полностью переключить диод. Дифференциальное напряжение слишком мало, чтобы решить, положительное оно или отрицательное. Тогда мы можем сказать, что мы находимся в переходной зоне компаратора.

Обратная связь компаратора

Нам не нужны схемы, которые ведут себя хаотично. В предыдущую схему необходимо внести некоторые изменения, чтобы в схеме никогда не возникало проблем с определением знака дифференциального напряжения.

На этот раз достаточно буквально одного резистора, но это будет элемент с очень высоким сопротивлением, мы говорим о резисторе 1 МОм! Он должен быть подключен между неинвертирующим входом и выходом компаратора (на схеме R6).

Принципиальная схема с добавленным резистором (обратная связь)

На практике такое подключение можно реализовать даже без дополнительных проводов. Вам просто нужно аккуратно подключить резистор над микросхемой.

Схема с подключенной обратной связью	Схема обратной связи на практике

Включаем питание и снова поворачиваем ползунок потенциометра. Что изменилось? Наш резистор R6 перенаправляет часть тока (очень небольшую) с выхода на неинвертирующий вход.

Обратная связь заключается в том, что схема (в данном случае компаратор напряжения) перенаправляет некоторую информацию со своего выхода на вход. В данном случае, эта информация представляет собой ток, протекающий через резистор 1 МОм. Обратная связь бывает двух типов:

• отрицательная — возвращаемая информация стабилизирует схему, уменьшает ее искажения и усиление (такая связь используется в усилителях звука),
• положительная — дестабилизирует схему и пытается вывести ее из равновесия.

Как работает обратная связь?

Работу этой схемы можно объяснить следующим образом: если светодиод не горит, это означает, что выходное напряжение близко к положительной шине питания. Ток протекает через R6 к неинвертирующему входу, что еще больше увеличивает его потенциал и увеличивает дифференциальное напряжение.

Однако уменьшение напряжения, с помощью потенциометра, в какой-то момент переключит состояние компаратора, т.е. ток, подаваемый R6, перестанет быть достаточным, и потенциал неинвертирующего входа будет ниже, чем у инвертирующего входа. В результате, на выходе компаратора появится потенциал до нескольких сотен милливольт, который можно упростить до массы (минус батареи). Светодиод загорится. Через R6 ток начнет течь в другом направлении — от неинвертирующего входа к выходу, благодаря чему дифференциальное напряжение снова будет увеличиваться, на этот раз с противоположной полярностью.

Такое свойство схемы называется гистерезисом — она ​​запоминает свое предыдущее состояние, поэтому следующий толчок, который смог бы ее переключить, должен быть достаточно сильным. Гистерезис необходим во всех схемах, в которых запоминающиеся процессы протекают медленно, особенно в термостатах.

Термостат включается при значительном падении температуры, ниже порога, и выключается при незначительном превышении порога. Промежуточных состояний нет.

Гистерезис представляет собой зону нечувствительности, в которой система не реагирует на изменения

Величина резистора R6 влияет на ширину гистерезиса, то есть на расстояние между напряжениями (устанавливается с помощью потенциометра P1), при котором схема меняет состояние выхода. При отсутствии этого резистора, что можно считать бесконечно большим сопротивлением, пороги включения и выключения находились практически в одном месте.

Уменьшение этого сопротивления до 1 МОм привело к четкой разнице между порогами переключения. Следуя этому пути, дальнейшее уменьшение значения R6 вызовет еще большую разницу между напряжением, при котором схема включает диод, и напряжением, при котором схема отключает его.

Это можно проверить, добавив второй резистор 1 МОм параллельно R6. Результирующее сопротивление будет тогда 500 кОм.

Причина этого кроется в большей интенсивности протекающего через него тока связи (поскольку здесь все еще действует закон Ома). Если сила этого тока выше, то он может сильнее повлиять на потенциал неинвертирующего входа — «добавляя» или «забирая» ток из части схемы (R1 + P1 + R2).

В случае отсутствия обратной связи, наш делитель напряжения с потенциометром смещает неинвертирующий вход на постоянное, задаваемое вручную напряжение. С другой стороны, в случае схемы обратной связи, ситуация немного сложнее, потому что через резистор R6 протекает относительно небольшой ток, который протекает один раз со входа на выход и один раз с выхода на вход компаратора. Это зависит от состояния выхода компаратора. Обе ситуации показаны на рисунках — путь дополнительного тока обратной связи отмечен красными стрелками.

Срабатывание гистерезиса — переход во включенное состояние	Работа гистерезиса — переход в выключенное состояние

Все зависит от выходного потенциала компаратора. Если выход низкий, дополнительный ток течет от входа к выходу. Однако, если выход компаратора высокий, ток течет в противоположном направлении. В зависимости от направления этот ток протекает через потенциометр или ту или иную половину делителя напряжения. Таким образом, он тонко меняет напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход. Благодаря этому схема работает более стабильно, потому что ей «кажется», что разница между входами компаратора немного больше, чем есть на самом деле.

Ток обратной связи, влияющий на выход компаратора	Ток обратной связи, протекающий с выхода компаратора

Однако более решительное изменение настройки потенциометра приводит к тому, что ток обратной связи становится слишком слабым, чтобы «исказить» результат, и компаратор переключается нормально.

Принцип работы компаратора (для любознательных)

Иногда, юные электронщики используют юмористический термин «магический треугольник», т. к. они еще не знакомы с внутренней структурой схемы. Чтобы полностью понять, как работает компаратор, нужно хорошо знать транзисторы — внутри компаратора нет никакого волшебства.

Ниже представлена ​​простейшая принципиальная схема компаратора. Схема ужасная, но она будет работать. Следующая информация должна рассматриваться чисто из любопытства — мы не будем использовать этот тип компараторов.

Построение простого компаратора на транзисторах

Компараторы, продаваемые как интегральные схемы, содержат дюжину и более транзисторов, поэтому они не удобны при ручном анализе работы.

Транзисторы Т1 и Т2 образуют так называемую дифференциальную схему, которая находится на входе каждого компаратора. Ее преимущество в том, что она позволяет изучать дифференциальное напряжение, ведь здесь важна только разница напряжений между их базами.

Если напряжение на Т1 ниже, чем на Т2, первый транзистор открывается, а второй забивается. Это связано со свойствами транзистора PNP — для его открытия необходим базовый потенциал ниже, чем у эмиттера. База T1 будет снижать потенциал эмиттеров ниже, чем база T2, вызывая засорение T2. Весь ток от резистора будет проходить через коллектор T1.

Транзисторы Т1 и Т2 постоянно конкурируют друг с другом за ток от резистора R1. Тот, кто побеждает (то есть начинает проводить ток от эмиттера к коллектору), устанавливает напряжение эмиттер-база около 0,7 В. Если его «противник» не проводит ток, его напряжение эмиттер-база ниже.

Если в ситуации, показанной ниже, транзистор T2 с базовым потенциалом 2,5 В должен был проводить ток, то его потенциал эмиттера был бы 3,2 В или 0,7 В. Однако тогда, напряжение эмиттер-база транзистора T1, поскольку их эмиттеры соединены, будет до 3,2 В — 2 В = 1,2 В, поэтому он будет проводить гораздо больший ток.

Простой компаратор — текущий путь в первой ситуации

В такой схеме проводящим может быть только один транзистор. Ситуация, в которой ток протекает через оба транзистора одновременно, невозможна.

В схеме напряжений, которую мы только что предположили, Т1 должен проводить ток. Потенциал эмиттера будет 2,7 В. Тогда напряжение эмиттер-база в транзисторе Т2 будет всего 2,7 В — 2,5 В = 0,2 В. Следовательно, Т2 останется забитым. Весь ток от R1 будет течь на землю через коллектор T1. Ток не будет течь в базу T3, и этот транзистор также будет забит.

Теперь поменяем местами провода, подающие напряжение на входы компаратора. Дифференциальное напряжение по-прежнему составляет 0,5 В, но его знак изменился. Теперь потенциал базы Т2 составляет 2 В, а Т1 — 2,5 В. Теперь можно сделать вывод, что Т2 придется открывать. Его напряжение эмиттер-база будет 0,7 В, а Т1 — 0,2 В, поэтому он останется забитым.

Простой компаратор — путь тока во второй ситуации

Весь ток от резистора R1 будет протекать через эмиттер T2 на базу T3. Этот транзистор, пока забитый, но сможет открыться и через его коллектор сможет протекать ток, например, от дополнительного резистора (подробнее об этой теме чуть позже), к земле системы. Если ток коллектора достаточно низкий, транзистор может насыщаться.

Таким образом, эта простая схема действует как реальный компаратор. Когда потенциал входа, отмеченного знаком «+», выше, чем «-», состояние выхода высокое (выходной транзистор забит). Если входной потенциал «-» выше, чем «+», выход будет закорочен на массу (выходной транзистор открыт).

Что такое выход с открытым коллектором?

Транзистор подключен как Т3, который выводится из коллектора, он называется выходом с открытым коллектором (англ. Open Collector , OC). У большинства компараторов есть такой выход. Обычно между этим выходом и положительным полюсом источника питания подключается резистор, который позволяет получить соответствующее выходное напряжение.

Открытый коллектор — это распространенный тип вывода в системах с двумя состояниями. Одно из состояний — низкое — сигнализируется замыканием этого выхода на массу системы, что реализуется встроенным выходным транзистором. Второе состояние, высокое, — это засорение этого транзистора. Оно определяется как высокое, потому что коллектор этого транзистора обычно подключен к нагрузке, подключенной с другой стороны к положительной шине питания. Когда через него не протекает ток, на нем нет падения напряжения, поэтому потенциал коллектора транзистора равен напряжению питания.

Принцип работы выхода типа OC

Преимущество этого типа выхода состоит в том, что на нагрузку может подаваться напряжение, отличное от напряжения остальной схемы. Это может быть, например, реле с катушкой на напряжение 12 В, тогда как остальная электроника получает 5 В. Переключение этого реле будет происходить в низком состоянии после насыщения выходного транзистора. В свою очередь, чтобы выключить его, достаточно прервать протекание тока (засорение транзистора).

В предыдущих рассуждениях мы сознательно опустили этот резистор, который представляет собой нагрузку, подключенную к выходу компаратора, чтобы не усложнять описание.

Когда компаратор перестает нормально работать?

Компаратор показывает нам знак дифференциального напряжения, приложенного к его входам. Что, если оба входа поляризованы с одинаковым потенциалом? Это можно сделать очень легко, закоротив их — тогда дифференциальное напряжение будет равно нулю.

Реальность такова — даже в такой ситуации компаратор примет решение и отобразит низкое состояние на своем выходе (т.е. насыщает выходной транзистор) или высокое состояние (забивает его).

Ранее мы предполагали, что транзисторы T1 и T2 в открытом состоянии имеют напряжение эмиттер-база 0,7 В. Это не совсем так — они отличаются друг от друга даже на десяток милливольт. Производители стараются уменьшить эти отличия, но такая проблема была, есть и будет… Итак, как и во многих других ситуациях — нужно помнить о некоторой погрешности и несовершенстве элементов.

Смещение напряжения и тока

Транзисторы дифференциальной схемы, помимо приложенных к напряжениям, также учитывают для сравнения их напряжение эмиттер-база. Эти напряжения складываются с внешними, что влияет на определение потенциала эмиттера и решение, какой транзистор подключить.

Это свойство называется смещением и является плохим явлением для схем с дифференциальным входом.

Под смещением следует понимать источник напряжения, который «имеет» компаратор и который последовательно подключен к одному из входов. Производители никогда не указывают точное значение смещения, так как оно зависит от агрегата, температуры и других факторов. Вместо этого они указывают диапазоны, например ± 5 мВ. Для электроники это означает, что такой компаратор должен возбуждаться дифференциальным напряжением, превышающим 5 мВ, потому что меньшие по размеру могут не правильно распознаваться.

Фрагмент каталожной записи LM311

В дополнение к смещению напряжения существует также смещение тока, то есть разница между токами, потребляемыми базами транзисторов, управляющих входами. Она упоминается гораздо реже, чем смещение напряжения, но вы должны знать о его существовании — это также вызвано различиями в параметрах транзисторов.

Диапазон входного напряжения компаратора

Компараторы также характеризуются приемлемым диапазоном входных напряжений. Для правильной работы транзисторов в дифференциальной цепи, потенциалы, приложенные к их базам, должны быть немного выше, чем напряжение на отрицательной части источника питания, и ниже, чем на положительной.

Ошибочно сравнивать напряжения, близкие к любой из линий питания (например, 5,8 В против 5,9 В на 6 В).

Типичные компараторы требуют напряжения питания примерно 1-2 В от напряжения питания. Однако есть группа компараторов, которые могут работать с гораздо меньшим запасом, порядка 20–100 мВ.

Вывод

Вот мы и прошли с вами очень важную тему, касающуюся компараторов напряжения. Если на этом этапе вам что-то непонятно, убедитесь, что вы понимаете общий принцип работы этих элементов. Детальные знания внутренней структуры компаратора сейчас не понадобятся, поэтому вам не нужно сосредотачиваться на этом — самое главное, вы можете воссоздать практическое упражнение.

Если в настоящее время вы не видите практического применения компаратора, подождите, пока мы не начнем комбинировать его с другими элементами, например, аналоговыми датчиками. Для этого, в следующей статье, мы построим лампу, которая автоматически включается после наступления темноты, а также соберем простой термостат.

С Уважением, МониторБанк

Мультивибратор на компараторе / Хабр

Предыстория

Однажды мне потребовалось повозиться с силовой электроникой и понадобился генератор прямоугольных импульсов с выходным напряжением порядка 24В и частотой колебаний 50..100 кГц. С оборудованием было сложно и пришлось, как всегда, обходиться подручными средствами.

Самое простое решение — сделать мультивибратор на 2-х транзисторах. Но этот вариант плохой, во-первых, транзисторный мультивибратор не дает импульсов с крутыми фронтами, а это значит, что если он управляет силовыми ключами преобразователя, то в них возникнут большие потери на переключение. Во-вторых, частота колебаний мультивибратора сильно зависит от питающего напряжения.  

Происходит это потому, что при переключении мультивибратора к переходу база-эмиттер закрытого транзистора прикладывается запирающее напряжение, практически равное напряжению питания.

Итак, на базу транзистора попадает -24В, а напряжение пробоя перехода -5..-10В. Естественно, при переключении происходит лавинный пробой перехода. Мультивибратор, конечно, будет работать, но надежность его работы невысока, а частота колебаний сильно зависит от напряжения питания.

Решение задачи

Что же делать? Напряжение 24В выдержит любой операционный усилитель, поэтому можно сделать мультивибратор на ОУ, а еще лучше на компараторе. Компаратор специально спроектирован так, чтобы получить максимальную скорость переключения. Схему такого мультивибратора можно найти в любом учебнике электроники, например, в [1] или [2].

Рис.1. Теория.

Как она устроена? Смотрим на рисунок. В схеме есть заряд-разрядная цепочка RC и управляемый делитель напряжения R1, R2, R3. Напряжение на делителе управляется напряжением на выходе компаратора. Если на выходе компаратора будет логическая единица, то оно равно V1, а если логический ноль, то V0. 

Как работает схема? Подадим питание. В начальный момент времени конденсатор С еще не зарядился, и напряжение на нем и на инвертирующем (минусовом) входе компаратора равно нулю. На не инвертирующем (плюсовом) входе напряжение больше нуля. Поэтому на выходе компаратора будет логическая единица, т. е. напряжение, почти равное напряжению питания Vs (если Rн намного меньше R3).

Напряжение на “плюсовом” входе V1 задает делитель, верхнее плечо которого образуют резисторы R1 и R3, подключенные параллельно к источнику Vs, а в нижнем плече стоит резистор R2.

Конденсатор C постепенно заряжается выходным напряжением компаратора. Как только напряжение на конденсаторе достигает напряжения V1, компаратор перебросится и на его выходе появляется логический ноль. 

Напряжение на управляемом делителе уменьшится до величины V0 (сейчас в верхнем плече стоит резистор R1, а в нижнем параллельно соединенные R2 и R3). Конденсатор С2 станет разряжаться. Как только напряжение на нем достигнет напряжения V0, компаратор снова перебросится и далее цикл колебаний повторится.

Расчет периода

Теперь можно рассчитать период колебаний мультивибратора. 

По закону Ома напряжение V1 равно:

Преобразуем эту формулу через проводимости: 

V1 = Vs / ( 1 + R1||R3 / R2 ) = Vs / ( 1 + y2 / (y1 + y3) ) = Vs ( y1 + y3 ) / ( y1 + y2 + y3 )

Если все сопротивления равны, то V1 = (2 / 3) Vs

Затем находим напряжение V0 оно равно:

Преобразуем эту формулу через проводимости:

V0 = Vs / (1 + R1 / R2||R3 ) = Vs / ( 1 + ( y2 + y3 ) / y1 ) = Vs y1 / ( y1 + y2 + y3 )

Если все сопротивления равны, то V0 = Vs / 3

При переключении компаратора конденсатор С разряжается по экспоненте. Время разряда равно времени заряда и равно половине периода. Тогда:

Отсюда T = 2 RC ln( V1 / V0 ) = 2 RC ln[ ( y1 + y3 ) / y1 ]

Окончательно период мультивибратора равен:

В частном случае, если R1 = R3 период T= 1,386 RC

Если же R3 = 2 R1 период T= 0,811 RC

Практика

После этих глубоких изысканий пора приступить к делу 🤠. Берем самый распространенный компаратор LM311. Предельное напряжение его питания 36 В. Это подходит. Предельный выходной ток 50 мА. Сопротивление нагрузки выбираем 2 кОм, при этом ток через него 12 мА, а выделяемая мощность 144 мВт, что вполне приемлемо. Сопротивления R1 – R3 должны составлять десятки килоом, причем R3 по крайне мере на порядок больше чем Rн. Выбираем их значения равными 20 кОм. Емкость конденсатора C = 2200 пФ.

Рис.2. Практическая схема.

Чтобы не тратить время на разводку печатной платы, я воспользовался многоразовой макеткой. Получившаяся экспериментальная установка показана на рисунке 3.

Рис.3. Эксперимент.

Видно, что верхушка импульсов из-за тока зарядки конденсатора слегка “скошена”. Частота колебаний получилась 14,12 кГц, а расчетная 16,4 кГц, расхождение почти 14% , что явно больше 5% допуска элементов. Почему так происходит? Чтобы разобраться, возьмем несколько попавшихся под руку конденсаторов и измерим как меняется частота от емкости.

Емкость конденсатора, пФ	Тип, вид диэлектрика	Частота колебаний, кГц
Собственная емкость монтажа	—	1350
47	К10-17б имп, NP0	486
680	К10-17б имп, NP0	48,26
1000	К73-17, NP0	35,06
2200	К10-17б имп, X7R	14,12

Максимально возможная частота колебаний определяется собственной емкостью компаратора и монтажа См и равна 1350 кГц. Отсюда нетрудно вычислить, что См=27 пФ. Фронты импульсов показаны на рисунке 4 слева, их форма сильно завалена. Достаточно крутые фронты можно получить на частоте ниже 500 кГц.

Рис.4. Работа на высоких частотах.

Сравним теорию с практикой с учетом емкости монтажа.

Емкость, пФ	Частота теоретическая, кГц	Частота практическая, кГц	Погрешность, %
27	1350	1350	0
47+27	487,5	486	-0,3
680+27	51,025	48,26	-5
1000+27	35,13	35,06	-0,1
2200+27	16,2	14,12	-12,8

Теперь ясно, что все дело в диэлектрике. Диэлектрическая проницаемость керамики X7R, а особенно Y5V, сильно зависит от напряжения и температуры. Поэтому конденсаторы с таким диэлектриком не стоит применять в частотозадающих и интегрирующих цепях.

Конечно, вместо LM311 можно применить и аналогичные отечественные компараторы 521СА3 или 554СА3, в этой схеме они работают ничуть не хуже [3].

Стало интересно, а как поведет себя схема при изменениях температуры?

Чтобы это узнать я сделал другой макет. Резисторы брались высокоточные, типа С2-29В 0,1% R1-R3=30,1 кОм, R=37,5 кОм, а конденсатор С марки К73-17 величиной 0,1 мкФ.

Расчетный период схемы T = 1,386 RC = 5,2 мс соответствует частоте 192,4 Гц.

Температура, ℃	Частота,Гц	Отклонение, %
+85	191,4	-1,2
+25	193,7	0
-40	200,9	+3,7

Максимальное отклонение частоты в индустриальном диапазоне температур составило почти 4%. Но его можно уменьшить, применив высокостабильный конденсатор К71-7, а также микросхемы с низкими входными токами и температурным дрейфом напряжения смещения.

Литература.

1. П. Хоровиц. У. Хилл. Искусство схемотехники: Пер. с англ. — Изд. 7-е. — М.: Мир, БИНОМ, 2011. — 704c. ил./ Cтр.321.

2. Г.И. Волович. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. 2-е изд, испр. — М.: Додека, 2007. — 528c. ил./ Cтр.197.

3. Б. Успенский. Интегральные компараторы напряжения //В помощь радиолюбителю: Сборник.Вып.97/ Сост Б.Г.Успенский — М.:ДОСААФ, 1987. – 78.с ил./ Стр.49.

Двухпороговые компараторы и их применение – Измерительная техника – Инструменты

                                             Двухпороговые компараторы и их применение

                       Компараторы находят широкое применение в различ­ных устройствах автоматики и телемеханики. Но при их применении есть одно “но”.

Многим радиолюбителям известен так называемый “триггерный эффект” на пороге срабатывания термо, фотореле, автоматического зарядного устройства и т. п. Устройство может сработать нормально десятки раз, но иногда наступает такой неприятный момент, когда испол­нительное реле включится, сразу же выключится, опять включится и т.д. Такое явление может проявляться довольно длительное время – “подгора­ют” контакты реле, да и ресурс работы реле не безграничен. Если в схеме применены тири­сторы, то при частом включе­нии-выключении они могут греться и выходить из строя, вы­давая в питающую сеть при этом массу гармоник.

В молодости я повторил не­мало схем из журнала “Радио”, построенных с использованием компараторов. В большинстве этих схем “триггерный эффект” был налицо. С 2000 года я боль­ше ничего не повторял и занял­ся самостоятельным конструи­рованием. Для исключения “триггерного эффекта” в схемах на обычных компараторах я применил двухпороговые ком­параторы (т.е. такие компарато­ры, пороги перехода которых из состояния положительного на­сыщения в состояние отрица­тельного насыщения и наобо­рот отличаются друг от друга на небольшую величину).

 

На рис. 1а, рис. 16 изобра­жены схемы терморегуляторов, в которых использованы двух­пороговые компараторы. Раз­ность температуры включения и выключения реле К1 (рис. 1а) подбирается подбором сопро­тивления резистора R2; вклю­чения и выключения тринистора VS1 (рис. 16) подбором со­противления резистора R2.

На длительное время я ус­покоился (казалось, что более простых компараторов, чем разработал я, уже ни я и никто другой не придумает). Но, небрежно листая мой любимый учебник [1], я обратил вни­мание на схему двухлорогового компаратора (в данной статье – рис. 2а).

В данной схеме компаратора применена положитель­ная обратная связь (ПОС) через цепочку R1, R2, а вход­ной сигнал подается на инвертирующий вход ОУ.

На рис. 26 построена передаточная характеристика этого компаратора. Объясним ее ход. При значительном отрицательном напряжении на инвертирующем входе ОУ uвых.=Квых.мах . Напряжение Unp. на прямом входе ОУ вызвано воздействием ивых. и Uo. Найдем его методом суперпозиции, учитывая, что для обоих напряжений це­почка R1, R2 выполняет роль делителя:

Unp.l = Uo-R1/(R 1 +R2)+UBbix.max-R2/(R1 +R2) (1) Компаратор будет в режиме положительного насыще­ния (uвых.= uвых.max.) при ubx.<Unp.1. При 1)вх.=ипр.1 произойдет переключение компаратора. Остановимся на этом процессе подробнее.

При UBX.=Unp.1 выходное напряжение ОУ начнет уменьшаться. Отрицательное приращение выходного напряжения по цепочке ПОС R1, R2 поступит на пря­мой вход ОУ, и появится отрицательное приращение напряжения на прямом входе ОУ. Операционный усили­тель усилит это приращение, и на выходе приращение напряжения, которое вновь вызовет изменение напря­жения на прямом входе ОУ. Процесс будет развиваться лавинообразно и завершится, когда ивых. достигает зна­чения -uвых.mах. Таким образом, ПОС ускоряет процесс переключения компаратора. Такой ускоренный ход пе­реключения какого-либо устройства под действием ПОС носит название регенеративного процесса. При uвых. – -uвых.mах.

Uno.2 = Uo-R1/(R1+R2HJBbix.max.R2/(R1+R2) (2) Отрицательное насыщение ОУ будет сохраняться при UBX.>Unp.2. При уменьшении Квх. до значения Unp.2 произойдет новое переключение компаратора, процесс опять будет развиваться регенеративно и выходное напря­жение мгновенно достигнет значения ивых.тах. Таким об­разом, передаточная характеристика компаратора рис. 2в имеет гистерозисный характер и переключение компа­ратора при увеличении и уменьшении Uex. происходит при разных напряжениях Unp.1 и Unp.2. Ширина петли гистерезиса (Unp.1 – Unp.2) увеличивается с увеличени­ем отношения R1/R2.

Как все просто и красиво. Правда’ Я тоже так сразу подумал.

Первая проблема – компаратор, построенный на ОУ, в подавляющем большинстве случаев работает совместно с логическими и цифровыми микросхемами, следователь­но, двухлолярный источник питания нам как бы и не ну­жен. Ну да ладно, эта проблема решается очень просто. Всего-навсего необходимо ножку ОУ, на которую подает­ся отрицательное напряжение источника питания, соединить с общим проводом однополярного блока питания.

При этом формулы (1) и 2) превратится в формулы (3) и (4) соответственно.

Unp.1 = Uo-R1/(R1+R2)+UBb)x.max. R2/(R1+R2) (3) Unp.2 = Uo-R1/(R1+R2)   (4)

Вторая проблема посерьезнее. Чтобы компаратор на рис. 2а был таким красивым, как это описано в [1], ис­точник образцового напряжения Uo должен быть идеаль­ным, т.е. иметь очень малое внутреннее сопротивление. Такое условие в реальных блоках питания никогда не выпол­няется, а применение гальванических источников питания в подавляющем числе случаев нецелесообразно. Я решил эту проблему. Результат – схема тер­морегулятора, изображенная на рис. 3.

Схема терморегулятора с тиристором в силовой части свободна от явления “Триггерного эффекта”.

Предположим, что данный терморегулятор ис­пользуют для инкубатора, необходимая температу­ра воздуха в нем должна быть в пределах +38.. .+39 градусов (данный диапазон температур выставля­ют переменным резистором R2). На ОУ микросхе­мы DA1 выполнен двухпороговый компаратор. Если температура в инкубаторе ниже +38 градусов, со противление терморезистора сравнительно боль­шое, напряжение на инверсном входе ОУ DA1 мень­ше напряжения на прямом входе (напряжение на прямом входе приблизительно 3,2 В), компаратор на ОУ находоггся в состоянии положительного на­сыщения (около 10 В на его выходе).

На управляющий электрод тринистора VS1 подается положительный потенциал относитель­но его катода, тиристор открыт, нагревательный элемент Rh включен.

При достижении температуры воздуха в ин­кубаторе +38 градусов сопротивление термо­резистора R3 уменьшается, компаратор на DA1 переходит в состояние отрицательного насыщения (отсутствие напряжения на его выходе).

На управляющем электроде тиристора устано­вится низкий потенциал относительно его катода , тиристор закроется, и нагреватель отключится от питаю­щей сети.

За счет того, что подстроечный резистор R5 с резис­тором R4 образуют цепь положительной обратной связи, включаться и выключаться нагреватель будет при немно­го разной температуре.

Таким образом, температура в инкубаторе поддержи­вается в пределах 4-38…+39 градусов (необходимую раз­ность температур выставляют подбором сопротивления резистора R5), и явление “триггерного эффекта” в дан­ной схеме терморегулятора отсутствует. При налажива­нии и эксплуатации устройства необходимо соблюдать осторожность и не касаться деталей, так как в схеме при­сутствует потенциал сети.

Целесообразно для более точной и плавной регули­ровки температуры подобрать переменный резистор R2.

Диоды VD1 …VD4 можно исключить. В этом случае на нагревателе Ян будет только одна полуволна сетевого напряжения, т.е. при мощности 500 Вт на нагревателе будет выделяться 250 Вт, и значительно возрастет надеж­ность и долговечность самого нагревателя.

Печатные платы терморегуляторов рис. 1а и рис. 3 изображены на рис. 4.

Рисунки печатных плат (файл 2compiip) вы можете загрузить с сайта нашего журнала: http://www.radloliga.com (раздел “Программы”)

Александр Маиысовский

Литература

1. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная элек­троника. Москва. Энергоатомиздат. 1988 г.                                                                            ,

гюс. Шевченко Донецкой обл.

Компаратор и его свойства – Docsity

Компаратор – это устройство с двумя входными выводами (инвертирующим и неинвертирующим) и выходом, напряжение которого, как правило, имеет размах от питания до питания (railtorail). В этом он подобен операционному усилителю (см. рис. 1). Компаратор обладает низким напряжением смещения, большим коэффициентом усиления, большим коэффициентом ослабления синфазного сигнала (КОСС). Так же как и операционный усилитель. Так в чём состоит различие? Компаратор имеет логический выход, который показывает, на каком из входов имеется более высокий потенциал. Если выход компаратора является ТТЛ или КМОП совместимым (а многие компараторы именно такие), подразумевается, что напряжение на выходе может быть равно одному или другому напряжению на шинах питания – или находиться в процессе быстрого перехода между ними. Операционный усилитель (ОУ) имеет аналоговый выход, напряжение на котором обычно не приближается близко к шинам питания, а находится где-то между ними. ОУ разработан для применения в схемах с замкнутой обратной связью (ОС) между выходом и его инвертирующим входом. Однако выходные сигналы большинства современных усилителей могут иметь размах, близкий к напряжениям на шинах питания. Почему бы не использовать их в качестве компараторов? Операционные усилители обладают большим коэффициентом усиления, малым напряжением смещения и высоким КОСС. Обычно они имеют меньшее значение входного тока и стоят дешевле, чем компараторы. Кроме того, ОУ часто доступны по два или четыре прибора в одном корпусе, – если вам необходимы три ОУ и один компаратор, по-видимому, бессмысленно покупать четыре ОУ, не использовать один из них и затем покупать отдельный компаратор. Компаратор имеет два входа, обозначаемые знаками минус (инвертирующий вход) и плюс (неинвертирующий вход), и один выход. Для нормальной работы выход компаратора обязательно должен быть подключен к плюсу источника питания через подтягивающий резистор. Операционный усилитель имеет пять выводов и на схемах обозначается треугольником, как показано на рисунке ниже.  два вывода для подключения питания, плюс и минус напряжения питания  два входа, один неинвертирующий, обозначенный V+ и один инвертирующий, обозначенный V-  один выход, обозначенный Vвых Зачем применять ОУ в качестве компаратора? ● Это удобно, ● Экономично; ● Низкий входной ток IB; ● Низкое напряжение смещения VOS Итак, есть несколько причин, что бы использовать ОУ в качестве компараторов. Некоторые из них технические, одна – чисто экономическая. ОУ производятся в виде одиночных приборов, но также по два или по четыре ОУ в одном корпусе. Сдвоенные и счетверённые приборы дешевле, чем два или четыре отдельных ОУ, и занимают на плате меньше места. Это экономично – использовать один из операционных усилителей в качестве компаратора, вместо того чтобы покупать дополнительный компаратор, но это не слишком хорошая технология проектирования. Компараторы разрабатываются для чистого и быстрого переключения и поэтому часто имеют худшие пара метры на постоянном токе, чем многие ОУ. Поэтому, возможно, ОУ подходят для использования в качестве компаратора в схемах, где требуется низкое смещение VOS, низкий ток

Примеры программирования микроконтроллеров, создание схем на микроконтроллерах, микроконтроллеры для начинающих

Новостная лента Microchip расширяет экосистему Arduino-совместимой отладочной платформы chipKIT Компания Microchip сообщила о расширении экосистемы отладочной платформы chipKIT. В состав Arduino-совместимой платформы chipKIT вошла высокоинтегрированная отладочная плата с Wi-Fi модулем и плата расширения для управления электродвигателями, разработанные компанией Digilent. Подробнее >>> Источник: http://www.rlocman.ru Просмотров: 28590 Дата добавления: 02.10.2014 MicroView – супер миниатюрная Arduino-совместимая отладочная плата с OLED дисплеем На портале Kickstarter представлен проект супер миниатюрной отладочной платформы Arduino, выполненной в форм-факторе 16-выводного корпуса DIP и имеющей встроенный OLED дисплей с разрешением 64×48 точек. Несмотря на то, что отладочная плата является полностью завершенным решением, она может устанавливаться на макетную плату или непосредственно впаиваться в печатную плату для расширения функционала и управления внешней периферией. Подробнее >>> Источник: http://www.rlocman.ru Просмотров: 27934 Дата добавления: 17.04.2014 Размеры самого миниатюрного в мире ARM-микроконтроллера Freescale сократила еще на 15% Freescale Semiconductor совершила новый технологический прорыв, добавив к семейству Kinetis самый миниатюрный и энергоэффективный в мире 32-разрядный микроконтроллер Kinetis KL03 с архитектурой ARM. Основанный на микроконтроллере предыдущего поколения Kinetis KL02, новый прибор получил дополнительную периферию, стал намного проще в использовании, и при этом сократился в размерах до 1.6 × 2.0 мм. Подробнее >>> Источник: http://www.rlocman.ru Просмотров: 1871 Дата добавления: 17.04.2014 Как вырастить микросхему с помощью белка Без кремния немыслимо производство полупроводников, где он буквально нарасхват. При этом, естественно, большое значение имеют чистота вещества и строение кристаллов кремниевых соединений. Исследователи из Университета Лидса (Великобритания) предлагают способ выращивания таких кристаллов с помощью молекулярной биологии. По их мнению, это позволит создавать электронные микросхемы более высокого качества. Подробнее >>> Источник: http://www.newscientist.com/ Просмотров: 3019 Дата добавления: 06.03.2014 Открытие нового раздела на сайте MCULAB.RU На нашем сайте открыт новый раздел. Раздел посвящён моделированию различных схем по сопряжению микроконтроллеров и датчиков. Освещается схемотехника подключения к МК внешних устройств. В данной области до сих пор отсутствует систематизация, поэтому сделана попытка создать банк типовых решений, который в дальнейшем может дополняться, уточняться, расширяться. Подробнее >>> Источник: / Просмотров: 129718 Дата добавления: 04.02.2014 На сайте представлены примеры программирования, которые будут полезны как для опытного разработчика схем на микроконтроллерах, так и для новичка. Особо рассматривается программирование микроконтроллеров для начинающих пользователей. Программные примеры программирования разбиты на различные разделы. Основную массу составляют примеры программирования микроконтроллеров avr и микроконтроллеров microchip. Пользователю предлагается познакомиться с различными примерами программирования и различными средами программирования: MicroLab, AVRStudio, MikroC, FloweCode. Представлены схемы на микроконтроллерах ведущих производителей: PIC и AVR. Рассматривается огромное количество схем для начинающих разработчиков. Если Вы начинающий радиолюбитель, то для Вас мы приготовили раздел микроконтроллеры для начинающих. Современные микроконтроллеры относятся к классу микропроцессорных устройств. В основе принципа действия таких элементов лежит исполнение последовательного потока команд, называемого программой. Микроконтроллер получает программные команды в виде отдельных машинных кодов. Известно, что для создания и отладки программ, машинные коды подходят плохо, так как трудно воспринимаются человеком. Этот факт привел к появлению различных языков программирования и огромного количества различных компиляторов. В основе языков программирования микроконтроллеров лежат классические языки для компьютеров. Единственным отличием становится ориентированность на работу со встроенными периферийными устройствами. Архитектура микроконтроллеров требует, например, наличия битово-ориентированных команд. Последние выполняют работу с отдельными линиями портов ввода/вывода или флагами регистров. Подобные команды отсутствуют в большинстве крупных архитектур. Например, ядро ARM, активно применяемое в микроконтроллерах, не содержит битовых команд, вследствие чего разработчикам пришлось создавать специальные методы битового доступа. Популярное в разделе “MikroC” Популярное в разделе “FloweCode” Популярное в разделе “MicroLab” Популярное в разделе “AVR Studio” Популярное в разделе “Теоретические основы эл-ки” Популярное в разделе “Основы МП техники” Популярное в разделе “Аналоговый и цифровой сигнал” Популярное в разделе “Цифровая схемотехника” Примеры программирования микроконтроллеров будут представлены на хорошо всем известном языке Си. А перед тем как постигать азы программирования микроконтроллеров и схемотехнику устройств на микроконтроллерах, авторам предлагается ещё раз вспомнить основы микропроцессорной техники, основы электроники, полупроводниковую электронику, аналоговую и цифровую схемотехнику, а так же азы аналогового и цифрового представления сигнала. Для тех, кому хочется получить новые знания в области современного программирования, можно будет познакомиться с графическим языком программирования LabView. Выбор языка программирования зависит от множества факторов. В первую очередь, типо решаемых задач и необходимым качеством кода. Если Вы ведёте разработку малых по объёму и несложных программ, то можно использовать практически любой язык. Для компактного кода подойдет Ассемблер, а если ставятся серьезные задачи, то альтернативы С/С++ практически нет. Также необходимо учитывать доступность компилятора. В итоге самым универсальным решением можно назвать связку Ассемблера и C/C++. Для простого освоения языков, можно воспользоваться примерами программ для микроконтроллера. Использование примеров программирования упростит и ускорит процесс освоения программирования микроконтроллеров. Схемы на микроконтроллерах позволят начинающим разработчикам освоить тонкости проектирования, моделирования и программирования микроконтроллеров.

Высокоточный двухступенчатый АЦП с изменяемым диапазоном сравнения с использованием компаратора на основе защелки :.

В связи с развитием технологий производства ИС и снижением напряжения питания в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) наблюдаются нежелательные воздействия, например шума, других сигналов, на чувствительные аналоговые сигналы. Разработка высокоточных АЦП становится все более актуальной задачей. В работе рассмотрена схема с использованием компаратора на основе защелки и переключателя диапазона сравнения, повышающая точность двухступенчатых АЦП за счет исключения некорректного грубого преобразования, когда входное аналоговое напряжение близко к разделительным точкам диапазона сравнения первой ступени АЦП. Предлагаемая схема построена с использованием 16-нм FinFET-технологии, моделирование выполнено с помощью симулятора HSpice. Показано, что применение предложенной архитектуры позволяет избежать использования сложных компараторов с малым смещением и высокой точностью в двухступенчатых АЦП, в результате чего значительно уменьшается площадь компоновки. Рассмотренная схема для двухступенчатого АЦП выполнена путем сдвига диапазона сравнения во время грубого преобразования, для того чтобы разница входного напряжения и точки разделения не была меньше, чем смещение используемых в АЦП компараторов. Установлено, что использование предложенной схемы приводит к увеличению времени сравнения, так как дискретизированное входное аналоговое напряжение в первую очередь должно сравниваться с точками разделения диапазона сравнения, АЦП становится более точным (смещение до 4 мВ) и работает стабильно за счет исключения вероятности некорректного грубого преобразования. Вазген Семенович Геворгян
Учебный департамент Синопсис Армения, г. Ереван, Армения; Национальный политехнический университет Армении, г. Ереван, Армения

1. Razavi B. Design of Analog CMOS Integrated Circuits. 2nd ed. New York, McGraw-Hill, 2015. 782 p.
2. Sedra A.S., Smith K.C. Microelectronic Circuits. 7th ed. Oxford, Oxford University Press, 2014. 1488 p.
3. Baker R.J. CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation. 3rd ed. Hoboken, NJ, Wiley, 2010. 1173 p.
4. Razavi B. Principle of Data Conversion System Design. New York, Chichester, Weinheim et al., Wiley-IEEE Press, 1995. 272 p.
5. Gustavsson M., Wikner J.J., Nianxiong Tan. CMOS Data Converters for Communications. New York, Springer, 2002. xxii, 378 p. DOI: https://doi.org/10.1007/b117690
6. Katyal V., Geiger R.L., Chen D.J. A new high precision low offset dynamic comparator for high resolution high speed ADCs. 2006 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems, Singapore, 4–7 Dec. 2006. Piscataway, NJ, IEEE, 2006, pp. 5–8. DOI: https://doi.org/10.1109/APCCAS.2006.342249
7. Khosrov D. A new offset cancelled latch comparator for high-speed, low-power ADCs. 2010 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems. Kuala Lumpur, IEEE, 2010, pp. 13–16. DOI: https://doi.org/ 10.1109/APCCAS.2010.5774892
8. Liu J., Li F., Li W., Jiang H., Wang Z. A flash ADC with low offset dynamic comparators. 2017 International Conference on Electron Devices and Solid-State Circuits (EDSSC), Hsinchu, IEEE, 2017, pp. 1–2. DOI: https://dx.doi.org/10.1109/EDSSC.2017.8126480
9. Nasrollahpour M., Sreekumar R., Hamedi-Hagh S. Low power comparator with offset cancellation technique for Flash ADC. 2017 14th International Conference on Synthesis, Modeling, Analysis and Simulation Methods and Applications to Circuit Design (SMACD), Giardini Naxos, IEEE, 2017, pp. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1109/SMACD.2017.7981602
10. Oh D., Kim J., Jo D., Kim W., Chang D., Ryu S. A 65-nm CMOS 6-bit 2.5-GS/s 7.5-mW 8 x time-domain interpolating flash ADC with sequential slope-matching offset calibration. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2019, vol. 54, no. 1, pp. 288–297.
11. Yang X., Bae S.-J., Lee H.-S. An 8-bit 2.8 GS/s flash ADC with time-based offset calibration and interpolation in 65 nm CMOS. IEEE 45th European Solid State Circuits Conference (ESSCIRC), Poland, IEEE, 2019, pp. 305–308.
12. Gevorgyan V. A small area and low power voltage comparator based on a latch with configurable sensitivity. Proceedings of National Academy of Sciences of Republic of Armenia and National Polytechnic University of Armenia, Series of Technical Sciences, 2020, pp. 30–39.
13. HSPICE Reference Manual. Synopsys Inc., 2017. 846 p.

Двоичные компараторы

• Изучив этот раздел, вы сможете:
• Распознавать использование схем двоичного компаратора.
• Разберитесь в работе двоичных компараторов.
• • Компараторы равенства.
• • Компараторы величин.
• Моделируйте работу многобитовых компараторов с помощью программного обеспечения.
• • 4-битные компараторы величины.
• • 4-битные каскадные компараторы.
• Access Comparator IC Datasheets.

Двоичные компараторы, также называемые цифровыми компараторами или логическими компараторами, представляют собой комбинационные логические схемы, которые используются для проверки того, является ли значение, представленное одним двоичным словом, больше, меньше или равно значению, представленному другим двоичным словом. Можно использовать два основных типа компаратора.

• Компараторы равенства.

• Компараторы величин.

Компараторы равенства

Рис. 4.3.1 Четырехбитный компаратор равенства

Компаратор равенства, такой как показанный на рис. 4.3.1, является простейшим многобитовым логическим компаратором и может использоваться для таких схем, как электронные замки и устройства безопасности, где двоичный пароль, состоящий из нескольких битов, вводится в компаратор для сравнивать с другим заданным словом.

На рис. 4.3.1 логическая 1 будет присутствовать на выходе, если два входных слова совпадают, в противном случае на выходе останется 0.Следовательно, существует только одна входная комбинация, которая является правильной, и чем больше битов во входных словах, тем больше возможных неправильных комбинаций. С дополнительной схемой для подсчета может быть обеспечена дополнительная безопасность за счет ограничения количества попыток, прежде чем ввод будет заблокирован.

Схема компаратора равенства состоит из логического элемента исключающее ИЛИ-ИЛИ (XNOR) на пару входных битов. Если два входа идентичны (оба 1 или оба 0), на выходе получается логическая 1.

Затем выходы вентилей XNOR объединяются в логический элемент И, выход которого будет равен 1, только когда все вентили XNOR указывают совпадающие входы.

Компараторы звездных величин

Рис. 4.3.2 Однобитовый компаратор величины

Компаратор величины также может использоваться для обозначения равенства, но имеет еще два выхода, один из которых представляет собой логическую 1, когда слово A больше слова B, а другой – логическую 1, когда слово A меньше слова B. Компараторы величин поэтому составляют основу принятия решений в логических схемах. Любая логическая проблема может быть сведена к одному или нескольким (иногда многим) решениям «да / нет» на основе пары сравниваемых значений.

Простой 1-битовый компаратор величины показан на рис. 4.3.2. Элемент 1 выдает функцию A> B, элемент 3 дает A

Эта базовая схема для компаратора величин может быть расширена для любого количества битов, но чем больше битов должна сравнивать схема, тем более сложной становится схема. Доступны интегральные схемы сравнения величин, которые можно использовать для сравнения многобитовых слов. Одной из таких ИС является 4-битный КМОП-компаратор 74HC85 от Philips Semiconductors (NXP), показанный на рис.4.3.3. Эта ИС сравнивает два 4-битных слова и выдает выходные данные на контактах 5, 6 и 7, которые указывают, равны ли входные слова или нет, имеет ли A или B более высокое числовое значение.

Рис. 4.3.3 Четырехразрядный компаратор амплитуды 74HC85

Среднемасштабные интегрированные устройства (MSI)

На рис. 4.3.4 показана упрощенная схема типичного четырехразрядного компаратора, основанного на микросхеме 74HC85, без входных и выходных буферов. Если вы изучали предыдущие модули цифровой электроники с помощью learnabout-electronics, вы можете заметить, что уровень сложности на рис.4.3.4 намного больше, чем в предыдущих схемах. В модуле 2.1 было указано, что любая цифровая схема полагается всего на несколько типов логических элементов (И, ИЛИ, ИЛИ, ИЛИ, НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ), и даже этот список можно сократить, используя только И ИЛИ и НЕ для получения другие логические функции. Поэтому в более сложных логических схемах по-прежнему используются комбинации этих основных функций, но только связи между ними и быстрое увеличение количества используемых вентилей усложняют их.

Рис.4.3.4 Четырехразрядный компаратор величины

Микросхемы

, такие как 74HC85, называются «интегрированными устройствами среднего размера» или устройствами MSI, чтобы отличать их от устройств SSI (маломасштабных интегрированных), таких как основные ИС логических вентилей, изученные в модулях 2.1 и 2.2.

Хотя эти устройства кажутся (и являются!) Сложными, интересно сравнить количество отдельных транзисторов в этой схеме с теми, которые используются в схемах, описанных в более ранних модулях. На рис. 4.3.4 показан 31 вентиль (не считая пропущенных входных и выходных буферных вентилей), и каждый вентиль содержит около 4 транзисторов на вентиль, что дает общее количество транзисторов для этого типичного чипа MSI, состоящего из более чем 124 транзисторов, поэтому неудивительно, что схема выглядит сложной!

Таким образом, эта небольшая ИС содержит больше транзисторов, чем можно было бы найти, например, во многих аналоговых цветных телевизионных приемниках, однако эта схема делает гораздо меньше, чем требовалось бы от того же количества транзисторов в телевизоре, и ее работу намного проще понять, особенно если вы уже разбираетесь в работе основных логических вентилей.

Обратите внимание на выходы на рис. 4.3.3, для A B на контактах 5, 6 и 7 и аналогичные входы на контактах 2, 3 и 4, которые позволяют нескольким микросхемам 74HC85 быть соединенными вместе, чтобы обеспечить компараторы величин для любой длины слова.

Рис. 4.3.5 Восьмиразрядный компаратор величин с использованием двух микросхем 74HC85

Компараторы в каскаде

Когда две или более ИС соединены каскадом вместе, как показано на рис. 4.3.5, выходы первой ИС (представляющие 4 младших бита) подключаются к каскадным входам второй ИС и так далее.Окончательный результат сравнения отображается на трех каскадных выходах наиболее значимого 4-битного компаратора.

Для обеспечения корректного сравнения каскадные входы первого (наименее значимого) компаратора должны быть подключены следующим образом:

A B (контакт 4) = логический 0.

A = B (вывод 3) = логика 1.

Это также относится к одной ИС, если сравниваются только два 4-битных слова.

Что такое цифровой компаратор? Компаратор величины и идентичности

Определение : Цифровой компаратор – это комбинационная логическая схема, которая используется для сравнения двух двоичных значений .Обычно он генерирует желаемый сигнал (низкий или высокий) на выходе при сравнении двух цифровых значений, представленных на его входе.

Все мы знаем, что комбинационные схемы (например, сумматор и вычитатель) производят сложение и вычитание двоичных значений, присутствующих на входных клеммах. Но, помимо сложения и вычитания, некоторые приложения требуют сравнения двух значений, присутствующих на входных клеммах.

В основном цифровой компаратор бывает двух типов:

• Устройство сравнения идентификаторов
• Компаратор звездных величин

В этом разделе мы подробно обсудим идею цифрового компаратора.

Содержание: Цифровой компаратор

1. Устройство сравнения идентификаторов
2. Компаратор звездных величин

Устройство сравнения идентификаторов

Цифровой компаратор, который сравнивает только равенство двух подаваемых сигналов на своих входах, известен как компаратор идентичности. Он имеет 2 входа и только 1 выходной контакт. Выходной вывод показывает высокий логический сигнал, когда два значения равны, в противном случае он показывает низкий сигнал.

Точнее говоря,

Для двух входов P и Q, если

P = Q, тогда выведите HIGH

, а если

P ≠ Q, затем вывод LOW

Компаратор звездных величин

Обычно компаратор величин производит сравнение, учитывая все факторы.Он показывает результаты для большего, равного или меньшего значения, сравнивая величину двух входных данных. Следовательно, он содержит 3 выходных контакта, и, соответственно, любой из 3 выходных контактов компаратора амплитуды становится высоким.

Предположим, что P и Q – два входа компаратора величин. И 3 выхода будут P> Q, P = Q и P

На рисунке ниже представлена ​​блок-схема компаратора величин, имеющего 2 входа P и Q:

Здесь, в этом разделе, мы отдельно поймем, как выходной сигнал компаратора изменяется при изменении количества бит на входе компаратора.

1-битный компаратор величины

Давайте сначала разберемся с работой 1-битного двоичного компаратора, используя таблицу истинности:

P	Q	P> Q	P = Q	P
0	0	0	1	0
0	1	0	0	1
1	0	1	0	0
1	1	0	1	0

Как мы видим, для 2 двоичных входов по 1 бит каждый у нас есть 4 возможных комбинации.И поэтому в зависимости от сравнения, выполненного для P и Q, компаратор амплитуды устанавливает высокий уровень для любого из выходных контактов из трех.

Из приведенной выше таблицы истинности ясно, что, когда оба входа одинаковы, то есть либо 0, либо 1, тогда вывод 2 ^и , который показывает эквивалентность между двумя значениями при сравнении, становится высоким.

В то время как, когда P больше Q, компаратор генерирует высокий сигнал на соответствующем выводе на выходе. Точно так же, когда величина Q больше, чем P, тогда выход на выводе, показывающий P

Давайте теперь посмотрим на K-карту, представляющую 2 входных компаратора:

Для P> Q

Для P = Q

Для P

1-битная схема компаратора амплитуды

Логическая схема для 1-битного компаратора имеет вид:

2-битный компаратор величины

Для двух 2-битных входов у нас будет 16 возможных комбинаций. Следовательно, в этом случае на выходе будет отображаться высокое и низкое значение в зависимости от сравнения 2-битного значения двоичного входа.

Рассмотрим таблицу истинности для 2-битного двоичного компаратора:

Здесь мы предоставили десятичный эквивалент 2-битных двоичных значений для обоих входов P и Q, чтобы упростить сравнение.

Наблюдая за таблицей, вы можете четко проверить различные условия, при которых соответствующий выход является высоким.

Как, когда оба входа равны 0 или 1, тогда на выходном контакте, представляющем P = Q, будет высокий уровень. Точно так же для всех тех условий, когда битовое значение P больше, чем Q, тогда выходной контакт, представляющий P> Q, будет только высоким.

В то время как, когда величина Q больше, чем P, соответствующий штифт, представляющий P

Таким образом, сравнение двух заданных входов выполняется компаратором величин.

Давайте теперь посмотрим на представление K-карты для всех 3 выходов по отдельности:

Для P> Q

Для P = Q

Для P

Итак, наблюдая за логическими выражениями, реализованными из K-карты, мы можем получить соответствующую логическую схему.

2-битная схема компаратора амплитуды

Логическая схема имеет вид:

n-битный компаратор величины

Иногда мы сталкиваемся с проблемами, например, как найти количество возможных комбинаций высокого логического уровня для P> Q , P или P = Q . И невозможно все время составлять таблицу истинности для этого конкретного количества битов, а затем подсчитывать высокий логический уровень для этого соответствующего вывода.

Итак, мы можем использовать обобщенное выражение для общих комбинаций 2 входов, каждый по n битов.

Так как у нас есть 2 входа по n бит каждый, то всего у нас есть 2n битов.

Следовательно, у нас будут возможные комбинации:

2 ^2н

Как было показано в предыдущем разделе 2-битного компаратора, на выходе было всего 4 (т. Е. 2 ​​ ² ) комбинации, для которых два входа были равны (P = Q).

Итак, в случае n-бит, мы можем сказать

P = Q будет всего 2 ⁿ раз.

Итак, P не равно Q будет 2 ²ⁿ – 2n раз.

: 2 ²ⁿ – это общие возможные комбинации n битов.

Также здесь следует отметить, что количество комбинаций, в которых P> Q, равно P

Следовательно, это может быть указано как

2 ²ⁿ -2 ⁿ /2

: 2 ²ⁿ -2 ⁿ – это номер высокого логического значения для P ≠ Q.

Предположим, у нас есть два входа по 3 бита каждый, поэтому в данном случае

Общее количество комбинаций составит 2 ⁶ i.е., 64. Следовательно, два входа будут равны в общей сложности 8 раз и не будут равны в остальное время (т. е. 64 – 8 = 56)

И, таким образом, из 56 комбинаций, всего 28 раз 1 ^st ввод будет больше, а для остальных 28 комбинаций – другой.

Таким образом, мы можем сравнить большее количество битов.

(PDF) Применение электронной цепи нагрузки для обеспечения электробезопасности с использованием компаратора последовательного режима

22 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R.96 NR 4/2020

использовались волны, соответствующие стандарту IEEE C62.41 при 6000 В

(1,2 / 50S). Сквозное напряжение было низким и приемлемым

. 2) Результаты испытаний подавителя набухания

соответствуют запланированному эксперименту и соответствуют ожиданиям.

Электронная нагрузка могла подавить перенапряжение, когда оно было на

выше стандартов, в результате чего ограничивающее напряжение до

оставалось на приемлемом уровне.

Авторы: г-н saktanong wongcharoen, E-mail:

[email protected]; Д-р Сансак Дион, электронная почта:

[email protected]. Департамент электротехники,

Технологический институт Патумван, 833 Рама1 Район Вангмай,

Бангкок, Таиланд;

Д-р Наронг Мунгкунг, электронная почта: [email protected]

Департамент образования в области электрических технологий, Технологический университет Короля Монгкута

Технологический университет Тонбури, 126 Pracha Uthit Rd., Bang

Mod, Thung Khru, Бангкок, Таиланд .

ССЫЛКИ

[1] IEEE Std 1159-2009, Рекомендуемая практика IEEE для

мониторинга качества электроэнергии, 2009.

[2] Я. Каневски, «Transformator hybrydowy z dwubiegunowym

przekształtnikiem AC / AC без магазина энергии постоянного тока», Przegląd

Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, 94 (2018), № 5, 80-85.

[3] C.-S. Плеса, Б. Димитриу, М. Ниг, «Варианты конструкции для защиты цепей пределов и предельной мощности тока

для LDO», Advances

в Электротехнике и вычислительной технике, том 19, № 1, стр. 57-62,

2019.

[4] EJУэйд и Д. С. Дэвидсон, «Применение транзисторов в цепях безопасности

», IRE Transactions on Nuclear Science, vol. 5,

, выпуск 2, стр. 44–46, август 1958.

[5] К. Футсухара и М. Мукайдоно, «Реализация отказоустойчивого датчика

с использованием электромагнитной индукции», Конференция IEEE по

Прецизионные электромагнитные измерения CPEM, Ибараки,

Япония, стр. 99-100, 1988.

[6] К. Футсухара и М. Мукайдоно, «Применение компаратора Window

для большинства операций», 19-й международный симпозиум IEEE

по многозначной логике, Гуанчжоу, Китай, стр.

114-121, 1989.

[7] М. Сакаи, М. Като, К. Футсухара и М. Мукайдоно,

«Применение отказоустойчивой многозначной логики для управления прессом

Power Press», 22-й Международный симпозиум IEEE по множественной логике

, Сендай, Япония, стр. 271-350, 1992.

[8] С. Сумматта, С. Дион, «Простой антиконденсаторный холостой ход

Автоколебания в Схема CMOS-триггера-инвертора Шмитта

для отказоустойчивого релейного привода », PRZEGLĄD

ELEKTROTECHNICZNY, Vol.3, вып. 23, pp.97-100, 2019.

[9] C. Summatta, W. Khamsen, A. Pilikeaw, S. Deeon, «Design

and Simulation of Relay Drive Circuit for Safe Operation

Order», Proceedings 2-й Международной конференции по математике, машиностроению и промышленным приложениям

, 2016 г.

(ICoMEIA, 2016), стр. 030031-1–030031-8, 2016 г.

[10] П. Хассе, «Защита от перенапряжения низкого напряжения. Systems,

2-е издание, IEE Power and Energy Series 33, The Institution of

Electrical Engineers, London, pp.127-204, 2000.

[11] В. Радулович, С. Муйович, З. Милянич, «Характеристики защиты от перенапряжения

с каскадным применением импульсных перенапряжений

Защитные устройства в низковольтных цепях переменного тока»,

Достижения в области электротехники и вычислительной техники, Том 15,

№ 3, стр. 153-160, 2015.

[12] Рекомендуемая практика IEEE по перенапряжению в низковольтных цепях питания переменного тока

, IEEE Std. C62.41-1991, февраль 1991 г.

[13] Руководство IEEE по перенапряжениям в низковольтных (1000 В,

и менее) цепях питания переменного тока, IEEE Std C62.41.1-2002, апрель

2003.

[14] Рекомендуемая практика IEEE для питания и заземления

Электронное оборудование. IEEE Std 1100-2005, декабрь 2005 г.

[15] Н. Мунгкунг, С. Вонгчароен, К. Сукконгвари и С.

Арунрунграсми, «Проектирование защиты от скачков нагрузки для электроники переменного тока

», в International Journal of Electrical, Компьютер и

Системное проектирование, Vol. 1, вып. 2, стр. 126-131, ISSN 1307-

5179, 2007.

[16] D.-L. Данг, С. Гишар, М. Урбен, С. Раэль, «Определение характеристик

и моделирование 4H-SiC MOSFET с N-каналом 1200 В – 100 А»,

2016 Symposium de Genie Electrique, Гренобль, Франция, hal-

01361697 , Июнь 2016 г.

[17] С. Дион, Ю. Хирао и К. Футсухара, «Счетчик отказоустойчивости и

его применение для обнаружения низкой скорости», Транзакции

Ассоциации инженеров надежности Японии, том .33, № 3,

pp.135-144, 2011.

[18] Безопасность машин – Электрочувствительное защитное оборудование –

Часть 1: Общие требования и испытания, Стандарт МЭК 61496-1,

Апрель 2012 г.

[19] С. Дион, Я. Хирао, К. Танака, «Схема релейного привода для порядка безопасной работы

и меры по обеспечению отказоустойчивости», Журнал

Японской ассоциации инженеров надежности, Vol. 34, № 7,

pp. 489-500, 2012.

[20] IEC 6100-4-5, Электромагнитная совместимость (ЭМС) – Часть 4-5:

Методы испытаний и измерений, Испытание на устойчивость к скачкам напряжения,

Май 2014.

Что делает схема компаратора? – MVOrganizing

Что делает схема компаратора?

Схема компаратора сравнивает два напряжения и выдает либо 1 (напряжение на положительной стороне; VDD на иллюстрации), либо 0 (напряжение на отрицательной стороне), чтобы указать, какое из них больше.Компараторы часто используются, например, для проверки того, достиг ли вход некоторого заранее определенного значения.

Как сделать схему компаратора?

Тогда уровни напряжения между этими двумя верхним и нижним эталонными напряжениями называются «окном», отсюда и его название. Используя нашу идею выше о сети делителя напряжения, если мы теперь используем три резистора равного номинала, так что R1 = R2 = R3 = R, мы можем создать очень простую схему оконного компаратора, как показано.

Как установить опорное напряжение для компаратора?

Здесь опорное напряжение устанавливается с помощью сети делителя напряжения, состоящей из R1 и R2.Уравнение Vref = (V + / (R1 + R2)) x R2. Подстановка значений, приведенных на принципиальной схеме, в это уравнение дает Vref = 6V. Когда Vin превышает 6 В, выход переключается на ~ + 12 В постоянного тока и наоборот.

Как использовать компараторную электронику?

Схема работы и применение компаратора. Обычно в электронике компаратор используется для сравнения двух напряжений или токов, подаваемых на два входа компаратора. Это означает, что он берет два входных напряжения, затем сравнивает их и выдает дифференциальное выходное напряжение высокого или низкого уровня.

Почему он называется таймером 555?

Базовый таймер 555 получил свое название от того факта, что есть три внутренних резистора 5 кОм, которые он использует для генерации опорных напряжений двух компараторов.

Что такое компаратор и его типы?

Компараторы

подразделяются на различные типы, такие как электронные, электрические, механические, оптические, сигма-компараторы, цифровые и пневматические компараторы, они используются в различных приложениях. Компараторы играют важную роль в разработке электрических и электронных проектов./ промежуток>

Какой компаратор имеет наибольшее увеличение?

Высокое увеличение: с помощью пневматических компараторов можно добиться увеличения до 30 000: 1.

Что подразумевается под компаратором?

В электронике компаратор – это устройство, которое сравнивает два напряжения или тока и выводит цифровой сигнал, указывающий, какое из них больше. Он имеет два аналоговых входа и один двоичный цифровой выход.

В чем преимущество механического компаратора перед другими?

В чем преимущество механического компаратора перед другими? Пояснение: Механический компаратор дешевле других.В механических компараторах больше подвижных частей, из-за чего трение больше, а точность меньше. Внешний источник питания не требуется.

Какой из следующих инструментов самый точный?

Электронный секундомер, секундомер, маятниковые часы и песочные часы – это инструменты, используемые для измерения времени. Электронный секундомер имеет самый высокий уровень точности, в то время как песочные часы имеют самый низкий уровень точности измерения времени.

Что из следующего неверно о стандарте линии?

Что из перечисленного не является стандартом линии? Пояснение: Длина стержня является стандартом на конце.Двор, метр и точная шкала являются эталонами линий. 2.

Какой из следующих вариантов не подходит для посадки с зазором?

3. Какой из следующих вариантов не подходит для посадок с зазором? Пояснение: Вал «n» обеспечивает переходную посадку. ‘J’ к ‘n’ – переходная посадка с основным размером H7.

Как рассчитать наименьшее количество?

Формула наименьшего счета штангенциркуля определяется делением наименьшего показания основной шкалы на общее количество делений нониусной шкалы.LC нониусного штангенциркуля – это разница между одним наименьшим показанием основной шкалы и одним наименьшим показанием нониусной шкалы 0,1 мм или 0,01 см.

Какое наименьшее количество микрометрических винтов?

Рисунок 6: Винтовой калибр с использованием микрометра Микрометр, показанный на Рисунке 4, имеет шаг 0,5 мм. Это означает, что за один полный оборот наперсточной шкалы шпиндель проходит расстояние 0,5 мм. В круговой шкале 50 делений. Наименьшее количество будет 0,01 мм, рассчитанное, как показано ниже.

Определение и синонимы слова comparator в словаре английский языка

COMPARATOR – Определение и синонимы слова comparator в словаре английский языка

Educalingo Файлы cookie используются для персонализации рекламы и получения статистики веб-трафика. Мы также делимся информацией об использовании сайта с нашими партнерами по социальным сетям, рекламе и аналитике.

Скачать приложение
educationalingo

ПРОИЗВОДСТВО КОМПАРАТОРА

ГРАММАТИЧЕСКАЯ КАТЕГОРИЯ КОМПАРАТОРА

Компаратор – это существительное .Существительное – это тип слова, значение которого определяет реальность. Существительные дают имена всем вещам: людям, предметам, ощущениям, чувствам и т. Д.

ЧТО ОЗНАЧАЕТ СРАВНИТЕЛЬ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ?

Компаратор

В электронике компаратор – это устройство, которое сравнивает два напряжения или тока и выводит цифровой сигнал, указывающий, какое из них больше.Он имеет два аналоговых входа и один двоичный цифровой выход. В идеале выходом является компаратор, состоящий из специализированного дифференциального усилителя с высоким коэффициентом усиления. Они обычно используются в устройствах для измерения и оцифровки аналоговых сигналов, таких как аналого-цифровые преобразователи, а также релаксационные генераторы.

Значение слова Comparator в словаре английский языка

Определение компаратора в словаре – это любой прибор, используемый для измерения свойства системы путем сравнения его со стандартной системой. Другое определение компаратора – это электрическая цепь, которая сравнивает два сигнала и дает представление о степени их несходства.

СЛОВ, РИФМУЮЩИЕСЯ СО СЛОВОМ

Синонимы и антонимы слова comparator в словаре английский языка синонимов

Перевод слова «компаратор» на 25 языков

ПЕРЕВОД КОМПАРАТОРА

Узнайте, как можно перевести компаратор на 25 языков с помощью нашего многоязычного английского переводчика. переводов компаратора с английского на другие языки, представленные в этом разделе, были получены посредством автоматического статистического перевода; где основной единицей перевода является слово «компаратор» на английском языке.

Переводчик английский –

китайский 比较

1,325 миллионов говорящих

Переводчик английский –

испанский компарадор

570 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

хинди तुलनित्र

380 миллионов говорящих

Переводчик английский –

арабский المقارنة

280 миллионов говорящих

Переводчик англо-русский

компаратора

278 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

португальский компарадор

270 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

бенгальский компаратор

260 миллионов говорящих

Переводчик английский –

французский компаратер

220 миллионов говорящих

Переводчик с английского на малайский

Компаратор

190 миллионов говорящих

Переводчик с английского на немецкий

Компаратор

180 миллионов говорящих

Переводчик английский –

японский コ ン パ レ ー タ

130 миллионов говорящих

Переводчик английский –

корейский 비교기

85 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

яванский Компаратор

85 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

вьетнамский так сан

80 миллионов динамиков

Переводчик с английского на

тамильский ஒப்பீட்டுமானியும்

75 миллионов говорящих

Переводчик с английского языка на

маратхи तुरुपक

75 миллионов говорящих

Переводчик английский –

турецкий karşılaştırıcı

70 миллионов говорящих

Переводчик английский –

итальянский компаратор

65 миллионов говорящих

Переводчик английский –

польский компаратор

50 миллионов говорящих

Переводчик английский –

украинский компаратора

40 миллионов динамиков

Переводчик с английского на

румынский компаратор

30 миллионов динамиков

Переводчик с английского на

греческий συγκριτικό

15 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

африкаанс Vergelyker

14 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

шведский компаратор

10 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

норвежский компаратор

5 миллионов динамиков

Тенденции использования компаратора

ТЕНДЕНЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМИНАЛА «СРАВНИТЕЛЬ»

Термин «компаратор» достаточно широко используется и занимает 38 место.490 позиция в нашем списке наиболее широко используемых терминов в словаре английского языка.

ЧАСТОТА

Довольно широко используется

На показанной выше карте показана частотность использования термина «компаратор» в разных странах.Тенденции основных поисковых запросов и примеры использования слова Comparator Список основных поисковых запросов, предпринимаемых пользователями для доступа к нашему английскому онлайн-словарю, и наиболее часто используемых выражений со словом «компаратор».

ЧАСТОТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМИНА «СРАВНИТЕЛЬ» ВО ВРЕМЕНИ

На графике показано годовое изменение частотности использования слова «компаратор» за последние 500 лет.Его реализация основана на анализе того, как часто термин «компаратор» встречается в оцифрованных печатных источниках на английском языке в период с 1500 года по настоящее время.

Примеры использования в англоязычной литературе, цитаты и новости о компараторе

10 АНГЛИЙСКИХ КНИГ, КАСАЮЩИХСЯ

«COMPARATOR»

Поиск случаев использования компаратора в следующих библиографических источниках.Книги, относящиеся к компаратору и краткие выдержки из него, чтобы представить контекст его использования в английской литературе.

В этой книге представлены основы теории токового компаратора, методы построения, обеспечивающие высокую точность, а также принципы работы различных приложений.

W. J. M. Moore, P. N. Miljanic, 1988

2

Альбом для вырезок “Схема Форреста Мимса”

АНАЛОГОВЫЙ компаратор представляет собой схему, которая сравнивает входное напряжение с опорное напряжение ‘и изменяет состояние своего выхода, когда входной сигнал превышает ссылка.Эта способность принимать решения имеет много важных приложений, несколько из …

3

CMOS: схемотехника, компоновка и моделирование

В этой главе мы обсудим несколько схем, которые не являются чисто аналоговыми или цифровыми. Мы называем эти схемы нелинейными аналоговыми схемами (входы не являются линейными. относящиеся к выходам). В частности, мы обсуждаем анализ напряжения компаратора и дизайн, …

4

Операционные усилители: конструкция, применение и устранение неисправностей

3.1 НАПРЯЖЕНИЕ КОМПАРАТОР ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ Цепь компаратора напряжения сравнивает значения двух напряжений и выдает выходной сигнал для индикации полученные результаты. Выход всегда представляет собой одно из двух значений (т. Е. Выход цифровой). Допустим, для …

5

Цифровой дизайн с помощью RTL Design, Verilog и VHDL

194 4 Компоненты Datapath Рисунок 4.43 показано, как этот компаратор работает для вход A = 1011 и B = 1001. Мы можем рассматривать поведение компаратора как состоящий из четырех этапов: • На этапе 3, показанном на рис. 4.43 (a), мы начинаем с установки …

6

КМОП преобразователи данных для связи

Вот почему ни при каких обстоятельствах нельзя использовать операционный усилитель в качестве высокопроизводительного усилителя. Производительность компаратор . Предположим, нам нужно разработать компаратор для 12-битного точности, нам нужно усилить LSB-напряжение до напряжения, которое может быть обнаружено цифровой …

Микаэль Густавссон, Дж. Якоб Викнер, Няньсюн Тан, 2000

7

Противопоставление расширенной гипотезы компаратора и …

Гипотеза компаратора (Miller & Matzel, 1988) и ее последующие версии ( расширенная гипотеза компаратора [ECH], Denniston, Savastano, & Miller, 2001; иногда – конкурирующий поиск [SOCR], Stout & Miller, 2007) составлял …

Бриджит Л. МакКоннелл, 2008

8

Интерфейс встроенных систем для инженеров, использующих …

Для схемы инвертирующего компаратора найдите значения для резисторов компонентов достичь VHtoL = .8VDD и VLtoH = .2VDD. Решение: VHtoL = VDDR1R1 + R2 // Rf = 0,8VDD. Таким образом, R1 = 0,8 (R1 + R2 // Rf). Переставляя, получаем R1 = 4 (R2 // Rf).

Дуглас Саммервилл, 2009

9

Компаратор с резьбой Hartness для быстрого и точного измерения…

Джеймс Хартнесс. неизбежное неприятие выражений признательности высокие услуги, оказанные, особенно во время войны, некоторыми из наших талантливых инженеров, которые приложили все усилия для развития тогдашних …

10

Метрология и контроль качества

Поверхность наковальни состоит из трех шаров, образующих треугольник. Вопросы университета 1.Обсудить преимущества и недостатки пневматического Компараторы (май 2000 г.) 2. Нарисуйте и объясните использование компаратора уровня Брука . для …

10 НОВОСТЕЙ, КОТОРЫЕ ВКЛЮЧАЮТ ТЕРМИН «СРАВНИТЕЛЬ»

Узнайте, о чем говорит национальная и международная пресса и как термин Comparator используется в контексте следующих новостей.

Национальная фармацевтика – это не ответ

Если наилучшие имеющиеся данные предполагают, что новый, более дорогой препарат, такой как Янувия, находится в «не лучше и не хуже, чем препаратов сравнения » … «Huffington Post Canada, 15 июля»

Реформа системы закупок Всемирного банка: некоторые примечания для Правления

При том, что только 10 процентов сотрудников по закупкам банков считаются «лучшими в своем классе» по сравнению с сравнительными организациями. организаций – относительно плохо… «Институт Брукингса, 15 июля»

Accelovance завершает набор участников исследования и поставку клинических…

… только клиническое испытание фазы 3 CINV в популяции HEC, проведенное на сегодняшний день для использования в качестве компаратора рекомендуемый в настоящее время стандарт лечения, … «PR Newswire, 15 июля»

Новости и советы: Cineworld, M&S и др.

Новый региональный бизнес помог улучшить картину по сравнению с жестким компаратором , при этом прошлогодние показатели выросли за счет продаж наклеек чемпионата мира по футболу.«Хроника инвесторов, 15 июля»

Обзор офшоринга HEOR

Эти исследования используются на начальном этапе испытаний для оценки бремени болезни, а также в исследованиях компаратора , чтобы … «Clinical Leader, 15 июля»

Медленные и дорогие порты вредят бизнесу

В то время как последнее исследование Global Pricing Comparator от Port Regulator показывает улучшение общих затрат на контейнерные перевозки в портах SA в… «BDlive, 15 июл»

Публичный релиз: 3 июля 2015 г. Финголимод в RRMS: указание…

… дополнительное преимущество по сравнению с соответствующей терапией компаратором . … пациентов, участвовавших в исследованиях на соответствующей терапии компаратором … «EurekAlert, Jul 15»

Подумайте дважды, прежде чем институционализировать национальную аптеку

Если наилучшие имеющиеся данные предполагают, что новый, более дорогой препарат, такой как Янувия, находится «не лучше и не хуже, чем препаратов сравнения »… «Трой Медиа, 15 июля»

Плутон, Родни Дэнджерфилд солнечной системы, готов к…

Зная, что планеты движутся, а звезды – нет, он искал небесных путешественников с помощью устройства под названием «мигание». компаратор , … «New York Post, 15 июля»

Обзор NHS подчеркивает задержки в диагностике и лечении рака

В Великобритании самый высокий охват скринингом на рак шейки матки из всех стран-компараторов , но самый низкий пятилетний коэффициент выживаемости из всех компараторов … «Левая нога вперед, 15 июля»

ССЫЛКА

«EDUCALINGO. Компаратор [онлайн]. Доступно на . Декабрь 2021 ».

Компаратор не выдает выходной сигнал Vdd

Привет,

Во-первых, « Я попробовал Voltage Follower Expt. сегодня я также получаю прямоугольную волну с амплитудой 1 В (0 В Ref), когда входной сигнал представляет собой прямоугольную волну 1 кГц, 5 В.Есть предположения? ‘
– Моя первая мысль – что такое 0V Ref в повторителе напряжения …? В конфигурации повторителя напряжения нет запасных входных контактов для опорного напряжения. Я предполагаю, вы имеете в виду, что прямоугольная волна идет от 0 В до 5 В.

– Моя вторая мысль заключается в том, что бессмысленно задавать вопросы о схемах, которые никто не может видеть, или другие вопросы, которые относятся к схемам с компонентами, упомянутыми в тексте, но не включенными в изображения. Или предоставление результатов / значений, которые меняются с каждой последующей публикацией.Я думаю, вы изменили входное напряжение прямоугольной волны на красный светодиод с 2,2 В на 5 В. Помните, что вы можете видеть, и предполагайте, что другие поймут, обычно они не могут – никто на любом форуме не является ясновидящим.

– Моя третья мысль заключается в том, что « ожидают » – это не то же самое, что «увидеть» и «измерить» в схеме или при моделировании. В своем первом сообщении вы говорите, что TIA выдает выходное напряжение 2 В, предположительно, ваша вторая схема означает это « Result [ожидаемый]» . ‘На выходе TIA я ожидаю прямоугольную волну 1 кГц [0V – 2V]’ – эта формулировка оставляет меня неуверенным, что вы действительно получаете прямоугольную волну 2V на выходе TIA , когда 43uA присутствует на входе или не понимаешь, а хочешь .

– Моя четвертая мысль заключается в том, что – на основе моделирования, которое я только что сделал, и других, сделанных ранее сегодня – если вы хотите, чтобы из этого TIA выходила прямоугольная волна 2V, а не медленно поднимающаяся и опускающаяся волна плавника плавника RC акулы, которая может даже не достичь 2 В на пике, я бы уменьшил 3 нФ на порядок до 330 пФ.

– Моя пятая мысль заключается в том, что из моделирования, которое я сделал сегодня, вы должны иметь возможность увеличить усиление TIA, чтобы достичь предположительно> 3 В или выше, чтобы вход Arduino увидел, чтобы почувствовать высокий вход и улучшить квадрат. время нарастания и спада волны, если необходимо (игра со значением конденсатора), полностью откажитесь от идеи компаратора и используйте вместо этого второй операционный усилитель в качестве повторителя напряжения / буфера, и вам может даже не понадобиться этот второй OA, если вы можете сформировать приличный квадрат волна из TIA.Разве у Arduinos и так далее нет входов Schmitt Trigger?

основы компаратора | Форум электроники (схемы, проекты и микроконтроллеры)

1) напряжение смещения: Итак, если я возьму lm339 и сохраню 1 В на выводе 6 (инвертирующий вывод) и 1 В на выводе 7 (неинвертирующий вывод, я не получу нулевое напряжение на выходном выводе 1, я должен поддерживать разница 2 мВ постоянного тока, т.е. вывод 6 = 1 В и вывод 7 = 1-2 мВ = 0,998 В => тогда я получу на выходе 0 В?
№
Когда оба входа имеют одинаковое напряжение, компаратор усиливает входное напряжение смещения за счет очень высокого коэффициента усиления по напряжению.
Его входное напряжение смещения может быть отрицательным 5 мВ, нулевым, положительным 5 мВ или где-то посередине. Следовательно, выход может быть открытым или на 0 В.
Чтобы на выходе было 0 В, вход (-) должен быть более положительным, чем вход (+) плюс напряжение смещения.

2) входной ток смещения: 25 нА постоянного тока для lm339 при VCC = 5 В. какое минимальное значение резисторов я должен выбрать для контактов 6 и 7? если я возьму R1 & R2 = 1k; R3 = 0,5К, это повлияет?
Из условия = R3 = R1 // R2
R1 и R2 = 1k и R3 = 0.5 к. -> это будет отменять токи смещения?

№
«Типичный» входной ток смещения составляет 25 нА, но вы не можете купить типичный. Вы получаете все, что у них есть, с максимальным входным током смещения 250 нА, как показано в таблице данных.
Если оба резистора имеют одинаковое значение, то входной ток смещения (плюс входное напряжение смещения) будет определять, что будет делать выход.
используйте закон Ома, чтобы рассчитать, сколько входного напряжения смещения будет создаваться, и его полярность, если входные резисторы имеют разные значения.

3) Диапазон синфазного напряжения = (В (+) + В (-)) / 2 = (1 + 0,998) / 2 = 0,999 В

Не знаю, что означают ваши числа.
Диапазон входного синфазного напряжения составляет от 0 В до напряжения питания минус 1,5 В. Это диапазон, в котором входы работают нормально.

4) насколько это усиление по напряжению? поскольку в таблице данных указано 10 кОм для нагрузки, я сохраню 10 кОм на выходе. но могу ли я оставить 2к? так как он не может брать до 6 мА на выходе.

В таблице данных указано, что коэффициент усиления по напряжению составляет от 50 тысяч до 200 тысяч при нагрузке 15 кОм и более. Он имеет ограничения по напряжению питания и размаху выходного напряжения. Он не говорит, насколько уменьшается усиление по напряжению, когда сопротивление нагрузки меньше 15 кОм, но я думаю, что ваша нагрузка в 2 кОм позволит коэффициенту усиления быть довольно высоким, может быть, с 6,7 тысяч до 27 тысяч.