Mạch so sánh điện áp Op amp – DYB

Mạch so sánh điện áp Op-Amp: Bộ so sánh là mạch ra quyết định điện tử sử dụng bộ khuếch đại thuật toán có mức khuếch đại rất cao trong vòng hở, nghĩa là không có điện trở phản hồi. Vui lòng tham khảo mobitool.

Bạn Đang Xem: Mạch so sánh điện áp Op amp

Tải xuống toàn bộ mạch so sánh điện áp op amp

Video so sánh bộ khuếch đại Op

Mạch so sánh điện áp bộ khuếch đại hoạt độngSo sánh một mức điện áp tương tự với một mức điện áp tương tự khác hoặc điện áp tham chiếu đặt trước, v.v. tham chiếu và tạo đầu ra dựa trên điện áp đó So sánh tín hiệu . Nói cách khác, một bộ so sánh điện áp op amp so sánh độ lớn của hai đầu vào điện áp và xác định mức tối đa của hai đầu vào.

Chúng ta đã thấy trong các hướng dẫn trước rằng thuật toán bộ khuếch đại sử dụng phản hồi âm để kiểm soát cường độ tín hiệu đầu ra trong vùng tuyến tính thực hiện nhiều chức năng khác nhau. Chúng ta cũng thấy rằng các bộ khuếch đại số học tiêu chuẩn được đặc trưng bởi độ lợi a o có điện áp đầu ra được cho bởi biểu thức: v out = a o (v + v-) trong đó v + và v- tương ứng với điện áp không đảo và đầu cuối đảo ngược tương ứng .

Mặt khác, bộ so sánh điện áp chuyển đổi đầu ra của nó giữa hai trạng thái bão hòa bằng cách sử dụng phản hồi dương hoặc không có phản hồi (chế độ vòng hở) vì ở chế độ vòng hở, mức tăng điện áp của bộ khuếch đại về cơ bản bằng vo. Sau đó, do mức tăng vòng hở cao này, đầu ra của bộ so sánh được chuyển hoàn toàn sang đường cung cấp điện áp dương +vcc hoặc chuyển hoàn toàn sang đường cung cấp điện áp âm -vcc, khi tín hiệu đầu vào khác vượt qua một giá trị ngưỡng đặt trước nhất định đối với nhau.

Bộ khuếch đại so sánh là một mạch tương tự hoạt động trong vùng phi tuyến tính khi hai đầu vào tương tự v+ và v- thay đổi, khiến nó hoạt động giống như một số định lượng ổn định về mặt kỹ thuật, vì kích hoạt sẽ gây ra nó có hai đầu ra trạng thái, +vcc hoặc -vcc. Sau đó, chúng ta có thể nói rằng bộ so sánh điện áp về cơ bản là bộ chuyển đổi tương tự sang số 1 bit, vì tín hiệu đầu vào là tín hiệu tương tự, nhưng tín hiệu đầu ra về mặt kỹ thuật là một số hoạt động.

Hãy xem xét mạch So sánh điện áp Op Amp cơ bản bên dưới.

Mạch so sánh op amp

Dưới đây là so sánh tín hiệu đầu vào và đầu ra trong bộ khuếch đại sử dụng oa:

Trước tiên, hãy giả sử rằng v in nhỏ hơn mức điện áp v ref , ( v in <v ref ). Do đầu vào không đảo (dương) của bộ so sánh nhỏ hơn đầu vào đảo (âm), nên đầu ra sẽ ở mức thấp và ở điện áp nguồn âm -vcc, dẫn đến đầu ra bão hòa âm.

Nếu bây giờ chúng ta tăng điện áp đầu vào vin lên một giá trị lớn hơn điện áp tham chiếu vref ở đầu vào đảo ngược, điện áp đầu ra sẽ di chuyển nhanh về phía mức dương của điện áp nguồn ở mức cao + vcc gây ra đầu ra bão hòa dương. Nếu chúng ta giảm điện áp đầu vào v một lần nữa để nó nhỏ hơn một chút so với điện áp tham chiếu, thì đầu ra của op amp sẽ chuyển về điện áp bão hòa âm làm ngưỡng máy dò.

Sau đó, chúng ta có thể thấy rằng bộ so sánh điện áp op amp là một thiết bị có đầu ra phụ thuộc vào giá trị của điện áp đầu vào, đối với một số mức điện áp DC, v trong vì đầu ra đầu vào cao khi điện áp trên đầu vào không đảo lớn hơn Điện áp trên đầu vào đảo ngược, thấp khi đầu vào không đảo ngược nhỏ hơn điện áp đầu vào đảo ngược. Điều kiện này đúng bất kể tín hiệu đầu vào được kết nối với đầu vào đảo ngược hay không đảo ngược của bộ so sánh.

Chúng ta cũng có thể thấy rằng giá trị của điện áp đầu ra hoàn toàn phụ thuộc vào điện áp nguồn của op amp. Về mặt lý thuyết, do hệ số khuếch đại vòng hở cao của op-amp, độ lớn của điện áp đầu ra của nó có thể là vô hạn theo cả hai hướng, ( ± ∞ ). Tuy nhiên, trong thực tế, nó bị giới hạn ở đường ray cung cấp op amp trong đó v out = +vcc hoặc v out = -vcc vì những lý do rõ ràng.

Chúng tôi đã nói trước đó rằng bộ so sánh op amp cơ bản tạo ra đầu ra điện áp dương hoặc âm bằng cách so sánh điện áp đầu vào của nó với một số điện áp tham chiếu DC đặt trước. Thông thường, một bộ chia điện trở được sử dụng để đặt điện áp tham chiếu đầu vào cho bộ so sánh, nhưng nguồn cung cấp pin, đi-ốt zener hoặc chiết áp có điện áp tham chiếu thay đổi đều có thể được sử dụng, như minh họa.

So sánh điện áp tham chiếu

Về mặt lý thuyết, điện áp tham chiếu của bộ so sánh có thể được đặt ở bất kỳ đâu trong khoảng từ 0v đến điện áp nguồn, nhưng có những giới hạn thực tế đối với dải điện áp thực tế, tùy thuộc vào bộ khuếch đại op của bộ so sánh được sử dụng.

Bộ so sánh điện áp dương và âm

Một mạch so sánh op-amp cơ bản có thể được sử dụng để phát hiện điện áp đầu vào dương hoặc âm tùy thuộc vào đầu vào nào của bộ khuếch đại số học mà chúng ta kết nối nguồn điện áp tham chiếu cố định và điện áp đầu vào. Trong ví dụ trên, chúng tôi đã sử dụng đầu vào đảo ngược để đặt điện áp tham chiếu và điện áp đầu vào được kết nối với đầu vào không đảo.

Nhưng tương tự, chúng ta có thể nối dây đầu vào của bộ so sánh theo cách khác để đảo ngược tín hiệu đầu ra khỏi tín hiệu hiển thị ở trên. Sau đó, bộ so sánh op-amp có thể được cấu hình để hoạt động trong cái gọi là cấu hình đảo ngược hoặc không đảo ngược.

Mạch so sánh điện áp bộ khuếch đại hoạt động tích cực

Cấu hình cơ bản của mạch so sánh điện áp dương, còn được gọi là mạch so sánh không đảo, phát hiện khi tín hiệu đầu vào v cao hơn hoặc cao hơn điện áp tham chiếu và vref tạo đầu ra khi v đầu ra cao, như thể hiện trong hình Hiển thị.

Mạch so sánh không đảo

Trong cấu hình không đảo này, điện áp tham chiếu được kết nối với đầu vào đảo của bộ khuếch đại số học và tín hiệu đầu vào được kết nối với đầu vào không đảo. Để đơn giản, giả sử rằng hai điện trở tạo nên bộ chia điện áp bằng nhau và: r1 = r2 = r. Điều này tạo ra một điện áp tham chiếu cố định bằng một nửa điện áp nguồn, vcc/2, trong khi điện áp đầu vào có thể thay đổi từ 0 đến điện áp nguồn.

Xem Thêm: Bật mí những câu chúc ngủ ngon hay trên facebook mà chàng không nên bỏ qua

Khi v in lớn hơn v ref, đầu ra của bộ so sánh op amp sẽ bão hòa về phía đường ray cung cấp dương, vcc. Khi v in nhỏ hơn v ref , đầu ra của bộ so sánh op amp sẽ thay đổi trạng thái và bão hòa trên đường cung cấp âm, 0v như được hiển thị.

Bộ so sánh điện áp âm

Cấu hình cơ bản của mạch so sánh điện áp âm, còn được gọi là mạch so sánh đảo chiều, khi tín hiệu đầu vào v thấp hơn hoặc thấp hơn điện áp tham chiếu, v ref sẽ tạo ra đầu ra khi v out cao, như thể hiện trong hình .

Mạch so sánh đảo ngược

Trong cấu hình đảo ngược, trái ngược với cấu hình dương ở trên, điện áp tham chiếu được kết nối với đầu vào không đảo của bộ khuếch đại số học, trong khi tín hiệu đầu vào được kết nối với đầu vào đảo ngược. Sau đó, khi v in nhỏ hơn v ref , đầu ra của bộ so sánh op amp sẽ bão hòa về phía đường ray cung cấp dương, vcc.

Tương tự và ngược lại, khi vin lớn hơn vref, đầu ra của bộ so sánh op amp sẽ thay đổi trạng thái và bão hòa về phía đường ray nguồn âm 0v.

Sau đó, tùy thuộc vào đầu vào op amp mà chúng tôi sử dụng cho tín hiệu và điện áp tham chiếu, chúng tôi có thể tạo đầu ra đảo ngược hoặc không đảo ngược. Chúng ta có thể tiến thêm một bước ý tưởng phát hiện tín hiệu dương hoặc âm bằng cách kết hợp hai mạch so sánh op-amp ở trên để tạo ra một mạch so sánh cửa sổ.

Bộ so sánh cửa sổ

Bộ

Xem Thêm : Thuật ngữ Mother of pearl trong đồng hồ là gì?

bộ so sánh cửa sổ về cơ bản kết hợp bộ so sánh ngược đảo ngược và không đảo ngược ở trên thành một giai đoạn so sánh. Bộ so sánh cửa sổ phát hiện các mức điện áp đầu vào nằm trong một cửa sổ hoặc dải điện áp cụ thể, thay vì cho biết điện áp lớn hơn hay nhỏ hơn một số điểm tham chiếu điện áp cố định hoặc đặt trước.

Lần này, thay vì chỉ có một điện áp tham chiếu, bộ so sánh cửa sổ có hai điện áp tham chiếu được thực hiện bởi một cặp bộ so sánh điện áp. Bộ so sánh opamp phát hiện một số ngưỡng điện áp trên, vref(up) và bộ so sánh opamp phát hiện ngưỡng điện áp thấp hơn, vref(down). Sau đó, mức điện áp giữa hai điện áp tham chiếu trên và dưới này được gọi là “cửa sổ”, do đó có tên như vậy.

Sử dụng ý tưởng của chúng ta ở trên về mạch phân áp, nếu bây giờ chúng ta sử dụng ba điện trở có giá trị bằng nhau sao cho r1 = r2 = r3 = r, chúng ta có thể tạo một mạch so sánh rất đơn giản như hình minh họa. Ngoài ra, vì các điện trở đều có giá trị bằng nhau nên điện áp rơi trên mỗi điện trở cũng sẽ bằng một phần ba điện áp nguồn, 1/3vcc. Vì vậy, để thuận tiện trong ví dụ so sánh cửa sổ đơn giản này, chúng ta có thể đặt giới hạn điện áp tham chiếu trên là 2/3vcc và giới hạn điện áp tham chiếu dưới là 1/3vcc.

Hãy xem xét mạch so sánh cửa sổ bên dưới.

Mạch so sánh cửa sổ

Điều kiện chuyển mạch ban đầu của mạch là đầu ra bộ góp hở của op amp a 1 bị “tắt” và đầu ra bộ góp hở của op amp a 2 là “bật” (dòng điện giảm), vì vậy v out bằng 0v.

Khi v in thấp hơn mức thấp, v ref (thấp hơn) tương đương với 1/3vcc và v out sẽ ở mức thấp. Khi v vượt quá mức điện áp thấp hơn 1/3vcc này, bộ so sánh op amp đầu tiên sẽ phát hiện ra điều này và chuyển đầu ra bộ thu hở của nó lên cao. Điều này có nghĩa là cả hai op-amps đều xuất ra mức cao cùng một lúc. Không có dòng điện chạy qua điện trở kéo lên r l nên v out bằng vcc.

Khi v in tiếp tục tăng, nó vượt qua điện áp trên vref(up) ở mức 2/3vcc. Tại thời điểm này, bộ so sánh op-amp thứ hai phát hiện ra điều này và chuyển đầu ra của nó xuống mức thấp, vout trở thành 0v.

Sau đó, sự khác biệt giữa vref(up) và vref(down) (trong trường hợp này là 2/3vccc – 1/3vcc) tạo ra một cửa sổ chuyển tiếp cho tín hiệu thuận.

Bây giờ giả sử rằng v in là giá trị lớn nhất và bằng vcc. Khi v giảm, nó vượt qua điện áp trên v ref (phía trên) của bộ so sánh op-amp thứ hai và công tắc chuyển đầu ra lên mức cao. Khi v tiếp tục giảm, nó vượt qua điện áp thấp hơn và v ref (thấp hơn) của bộ so sánh opamp đầu tiên sẽ chuyển đầu ra xuống mức thấp một lần nữa.

Sau đó, sự khác biệt giữa vref(up) và vref(down) tạo ra một cửa sổ để đảo ngược tín hiệu. Vì vậy, chúng ta có thể thấy rằng khi v in cao hơn hoặc thấp hơn mức tham chiếu trên và dưới được đặt bởi hai bộ so sánh op-amp, tín hiệu đầu ra v out sẽ cao hoặc thấp.

Trong ví dụ đơn giản này, chúng tôi đặt mức ngắt trên là 2/3vcc và mức ngắt dưới là 1/3vcc (vì chúng tôi đã sử dụng ba điện trở có giá trị bằng nhau), nhưng có thể thực hiện bằng cách Điều chỉnh bất kỳ giá trị nào được chọn bởi Ngưỡng đầu vào Do đó, có thể tùy chỉnh độ rộng cửa sổ cho một ứng dụng nhất định.

Nếu chúng ta sử dụng nguồn cung cấp kép và thiết lập các mức ngắt lên và xuống thành ±10 vôn và v in là sóng hình sin, thì chúng ta có thể sử dụng mạch so sánh cửa sổ này làm máy dò. Sóng hình sin qua 0 sẽ tạo ra đầu ra, hoặc mỗi sóng con A tăng cao hoặc thấp khi nó đi qua đường 0 volt từ dương sang âm hoặc từ âm sang dương.

Chúng tôi có thể phát hiện thêm các mức điện áp bằng cách kết nối một số bộ so sánh op-amp khác nhau với tất cả các op-amp sử dụng tín hiệu đầu vào chung, nhưng mỗi bộ so sánh sử dụng một nguồn cung cấp điện áp tham chiếu khác được thiết lập bởi mạng phân chia điện áp mà chúng ta quen thuộc . Xem xét mạch phát hiện mức điện áp bên dưới.

Mạch phát hiện điện áp so sánh

Như đã đề cập ở trên, mạng phân áp cung cấp một tập hợp các điện áp tham chiếu cho mỗi mạch so sánh op-amp. Để tạo ra bốn điện áp tham chiếu sẽ cần năm điện trở. Giao điểm của cặp điện trở dưới cùng sẽ tạo ra điện áp tham chiếu bằng 1/5 điện áp nguồn hoặc 1/5vcc khi sử dụng các điện trở có giá trị tương đương. Cặp thứ hai là 2/5vcc , cặp thứ ba là 3/5vcc , v.v., các điện áp tham chiếu này được tăng thêm một lượng cố định là 1/5 ( 1/5 ) theo hướng 5/5vcc về cơ bản là vcc .

Xem Thêm: Cửa ra ban công

Khi điện áp đầu vào chung tăng lên, đầu ra của từng mạch so sánh op-amp sẽ chuyển đổi theo trình tự, tắt đèn LED được kết nối, bắt đầu với bộ so sánh thấp hơn, số 4 và hướng lên trên về phía 1 khi điện áp đầu vào tăng lên . Do đó, bằng cách đặt các giá trị điện trở trong mạng phân áp, bộ so sánh có thể được cấu hình để phát hiện bất kỳ mức điện áp nào. Một ví dụ điển hình về việc sử dụng cảm biến và chỉ báo mức điện áp là dành cho bộ theo dõi trạng thái pin bằng cách đảo ngược đèn led và kết nối chúng với 0v (mặt đất) thay vì v cc.

Ngoài ra, có thể tạo ra nhiều điểm kích hoạt hơn bằng cách tăng số lượng bộ so sánh op amp trong dãy. Vì vậy, ví dụ: nếu chúng ta có tám bộ so sánh op-amp mắc nối tiếp và đưa đầu ra của mỗi bộ so sánh đến bộ mã hóa kỹ thuật số 8 đến 3 dây, thì chúng ta có thể tạo một bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (adc) rất đơn giản, Nó chuyển đổi tín hiệu đầu vào tương tự thành mã nhị phân 3 bit (0 đến 7).

Bộ so sánh Op-Amp có phản hồi tích cực

Chúng ta thấy ở đây rằng bộ khuếch đại thuật toán có thể được định cấu hình để hoạt động như một bộ so sánh ở chế độ vòng lặp mở, điều này tốt nếu tín hiệu đầu vào thay đổi nhanh hoặc không quá nhiễu. Tuy nhiên, nếu tín hiệu đầu vào v thay đổi chậm hoặc nhiễu điện, bộ so sánh op amp có thể chuyển đổi điện áp đầu ra của nó qua lại giữa hai trạng thái bão hòa, +vcc và -vcc, khi tín hiệu đầu vào di chuyển xung quanh tham chiếu, mức v ref. Một cách để giải quyết vấn đề này và tránh dao động op amp là cung cấp phản hồi tích cực xung quanh bộ so sánh.

Như tên gọi, phản hồi tích cực là công nghệ sử dụng bộ chia điện áp được đặt bởi hai điện trở để phản hồi một phần hoặc một phần tín hiệu đầu ra cùng pha với đầu vào không đảo ngược của op amp và lượng phản hồi tỷ lệ thuận với chúng.

Sử dụng phản hồi tích cực xung quanh bộ so sánh op amp có nghĩa là sau khi đầu ra được kích hoạt ở trạng thái bão hòa ở một trong hai mức, tín hiệu đầu vào v in phải có một khoảng lệch đáng kể trước khi đầu ra chuyển về điểm bão hòa ban đầu. Sự khác biệt này giữa hai điểm chuyển mạch được gọi là độ trễ và dẫn đến kết quả thường được gọi là mạch điều khiển Schmitt. Hãy xem xét mạch so sánh đảo ngược dưới đây.

Đảo bộ so sánh op-amp có độ trễ

Đối với mạch so sánh đảo ngược ở trên, v in được áp dụng cho đầu vào đảo ngược của bộ khuếch đại hoạt động. Các điện trở r1 và r2 tạo thành mạng phân chia điện áp trên bộ so sánh, cung cấp phản hồi dương, với một phần điện áp đầu ra xuất hiện ở đầu vào không đảo. Lượng phản hồi được xác định bởi tỷ lệ điện trở của hai điện trở được sử dụng và được đưa ra như sau:

Phương trình áp suất riêng phần

Ở đâu: beta (thử nghiệm) có sẵn để phản hồi.

Khi tín hiệu đầu vào nhỏ hơn điện áp tham chiếu v trong <v ref, điện áp đầu ra sẽ cao v oh và bằng với điện áp bão hòa dương. Khi đầu ra ở mức cao và dương, giá trị của điện áp tham chiếu ở đầu vào không đảo sẽ xấp xỉ bằng: + β * vcc được gọi là điểm dịch chuyển lên hoặc utp.

Khi tín hiệu đầu vào v tăng lên, nó sẽ bằng với điện áp điểm ngắt trên này và mức v utp ở đầu vào không bị đảo ngược. Điều này làm cho đầu ra của bộ so sánh thay đổi trạng thái ở mức thấp, bằng với điện áp bão hòa âm như đã mô tả trước đó.

Nhưng lần này, sự khác biệt là giá trị điện áp điểm hành trình thứ hai do điện áp âm có ở đầu vào không đảo, bằng: -β * vcc do điện áp bão hòa âm ở đầu ra. Lúc này, tín hiệu đầu vào phải giảm xuống dưới điện áp thứ hai, được gọi là điểm giảm hoặc ltp của đầu ra bộ so sánh điện áp, để thay đổi hoặc chuyển về trạng thái dương ban đầu.

Như vậy chúng ta có thể thấy khi đầu ra thay đổi trạng thái thì điện áp tham chiếu ở đầu vào không đảo cũng thay đổi dẫn đến hai giá trị điện áp tham chiếu khác nhau và hai điểm chuyển mạch khác nhau. Một điểm được gọi là điểm chuyến đi lên (utp) và điểm còn lại được gọi là điểm chuyến đi xuống (ltp). Sự khác biệt giữa hai điểm kích hoạt này được gọi là độ trễ.

Độ trễ được xác định bởi phần phản hồi, trong đó β của điện áp đầu ra được đưa trở lại đầu vào không đảo. Ưu điểm của phản hồi tích cực là mạch kích hoạt Schmitt kết quả của bộ so sánh không bị kích hoạt thất thường do nhiễu hoặc tín hiệu đầu vào thay đổi chậm trong dải trễ, dẫn đến tín hiệu đầu ra sạch hơn vì op amp so sánh Đầu ra của bộ kích hoạt là chỉ được kích hoạt một lần.

Xem Thêm : Giá trị văn học và tiếp nhận văn học – Hocdot.com

Vì vậy, đối với điện áp đầu ra dương, v ref = +β * vcc, nhưng đối với điện áp đầu ra âm, v ref = -β * vcc. Sau đó, chúng ta có thể nói rằng lượng điện áp trễ sẽ được cung cấp là:

Chúng ta cũng có thể tạo mạch so sánh op-amp không đảo với độ trễ tích hợp bằng cách thay đổi đầu vào và đầu nối tham chiếu như minh họa:

Mạch so sánh điện áp bộ khuếch đại hoạt động không đảo có độ trễ

Lưu ý rằng các mũi tên trên biểu đồ độ trễ biểu thị hướng chuyển tiếp giữa các điểm di chuyển lên và xuống.

Ví dụ về mạch so sánh điện áp bộ khuếch đại hoạt động

Các bộ khuếch đại thuật toán sẽ được sử dụng với phản hồi tích cực để tạo ra mạch điều khiển Schmitt. Nếu điện trở r 1 = 10kΩ và điện trở r 2 = 90kΩ , giá trị của các điểm chuyển mạch trên và dưới của điện áp tham chiếu và độ rộng trễ là bao nhiêu nếu op-amp được kết nối với nguồn cung cấp kép ±10v.

Cho: r 1 = 10kΩ, r 2 = 90kΩ. Nguồn điện +vcc = 10v và -vcc = 10v.

Phản hồi:

Điểm kích hoạt điện áp, v utp

Xem Thêm: Tình bạn là gì? Ý nghĩa và giá trị của tình bạn đẹp

Điểm kích hoạt điện áp thấp hơn, v ltp

Chiều rộng trễ:

Sau đó, điện áp tham chiếu v ref chuyển giữa +1v và -1v khi đầu ra bão hòa từ mức này sang mức khác. Hy vọng rằng chúng ta có thể thấy từ ví dụ đơn giản này rằng độ rộng của độ trễ này, tương đương với 2 vôn, có thể được làm lớn hơn hoặc nhỏ hơn chỉ bằng cách điều chỉnh tỷ lệ dải phân cách của lò phản ứng. Trả về r1 và r2.

Bộ so sánh điện áp

Mặc dù chúng tôi có thể sử dụng bộ khuếch đại số học như 741 làm mạch so sánh cơ bản, nhưng vấn đề khi làm điều này là các bộ khuếch đại thuật toán chỉ được tối ưu hóa cho hoạt động tuyến tính. Đây là nơi các đầu cuối đầu vào gần như có cùng điện áp và giai đoạn đầu ra của nó được thiết kế để tạo ra điện áp đầu ra tuyến tính không bão hòa trong thời gian dài. Ngoài ra, các bộ khuếch đại số học tiêu chuẩn được thiết kế cho các ứng dụng vòng kín có phản hồi âm từ đầu ra ngược của chúng với đầu vào.

Mặt khác, bộ so sánh điện áp chuyên dụng là một thiết bị phi tuyến tính cho phép bão hòa nghiêm trọng do mức tăng rất cao khi các tín hiệu đầu vào khác nhau một lượng tương đối nhỏ. Sự khác biệt giữa bộ so sánh op-amp và bộ so sánh điện áp là giai đoạn đầu ra, vì op-amp tiêu chuẩn có giai đoạn đầu ra được tối ưu hóa cho hoạt động tuyến tính trong khi giai đoạn đầu ra của op-amp được tối ưu hóa cho hoạt động tuyến tính. Bộ so sánh điện áp được tối ưu hóa cho hoạt động bão hòa liên tục, vì nó luôn được thiết kế để ở gần một hoặc một đường cung cấp khác, không ở giữa.

Các bộ so sánh có sẵn trên thị trường, chẳng hạn như bộ so sánh đơn lm311, bộ so sánh bốn lm339 hoặc bộ so sánh vi sai kép lm393, là những bộ so sánh điện áp được đóng gói trong một gói IC tiêu chuẩn và có thể hoạt động từ một nguồn cung cấp đơn hoặc kép. Các bộ so sánh điện áp chuyên dụng này được thiết kế với mục đích duy nhất là nhanh chóng chuyển đổi đầu ra từ trạng thái bão hòa này sang trạng thái bão hòa khác, vì bóng bán dẫn được sử dụng trong giai đoạn đầu ra của bộ so sánh điện áp thường là bóng bán dẫn chuyển mạch.

Vì bộ so sánh điện áp chuyển đổi tín hiệu đầu vào tuyến tính thành tín hiệu đầu ra kỹ thuật số nên chúng thường được sử dụng để giao tiếp hai tín hiệu điện khác nhau với nguồn cung cấp hoặc điện áp tham chiếu. các phép chiếu khác nhau. Do đó, giai đoạn đầu ra của bộ so sánh điện áp thường được cấu hình như một công tắc bán dẫn cực thu (hoặc phóng điện) mở, với trạng thái bật hoặc tắt, thay vì điện áp đầu ra thực tế như đã nêu. buổi bieu diễn.

Mạch so sánh điện áp op amp

Ở đây, đầu ra bộ thu hở của bộ so sánh điện áp kéo một đầu ra duy nhất ở mức cao tới nguồn điện thông qua một điện trở kéo lên duy nhất (và một đèn led cho chỉ báo) tới nguồn điện áp. Khi công tắc đầu ra ở mức cao, nó sẽ tạo ra một dòng trở kháng cao, do đó không có dòng điện nào chạy như v out = vcc.

Khi bộ so sánh thay đổi trạng thái và công tắc đầu ra ở mức thấp, nó sẽ tạo ra một đường dẫn trở kháng thấp xuống đất, dòng điện chạy qua điện trở pullup (và đèn led), gây ra sụt áp trên điện trở chính và đầu ra bị kéo xuống mức thấp đến Nguồn cấp thấp hơn, trong trường hợp này là nối đất.

Sau đó, chúng ta có thể thấy rằng có rất ít sự khác biệt giữa các ký hiệu sơ đồ của bộ so sánh op amp và bộ so sánh điện áp hoặc mạch bên trong của chúng. Sự khác biệt chính là ở giai đoạn đầu ra, cấu hình bộ thu hở hoặc bộ thoát có thể được sử dụng để điều khiển rơle, đèn, v.v. Điều khiển bóng bán dẫn từ đầu ra cho phép khả năng chuyển đổi dòng điện lớn hơn so với chỉ đầu ra của bộ so sánh.

Tóm tắt mạch so sánh điện áp khuếch đại hoạt động

Trong hướng dẫn Bộ so sánh Op Amp này, chúng ta đã thấy rằng mạch so sánh về cơ bản là một bộ khuếch đại số học không có phản hồi, tức là op amp được sử dụng trong cấu hình vòng hở của nó khi đầu vào điện áp v vượt quá điện áp tham chiếu đặt trước v ref , đầu ra sẽ thay đổi trạng thái.

Vì hệ số khuếch đại vòng hở của bộ khuếch đại thuật toán rất cao nên việc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán có phản hồi dương hoặc thậm chí không có phản hồi sẽ khiến đầu ra bão hòa và đường ray cung cấp của bộ khuếch đại thuật toán sẽ tạo ra điện áp đầu ra riêng biệt theo giá trị tương đối của hai đầu vào. Hành vi ổn định kép này là phi tuyến tính và là cơ sở cho mạch so sánh op amp và mạch kích hoạt Schmitt.

Giai đoạn đầu ra của bộ so sánh chuyên dụng chẳng hạn như lm311 đơn, lm393 kép hoặc lm339 bốn được thiết kế để hoạt động trong vùng bão hòa của nó, cho phép các mạch so sánh điện áp này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số và trong một loạt các mạch phát hiện mức điện áp.

Có thể dễ dàng khắc phục hành vi chuyển đổi không ổn định của bộ so sánh vòng hở bằng cách thêm phản hồi tích cực giữa đầu ra và đầu vào của bộ so sánh. Khi sử dụng phản hồi tích cực, mạch gặp phải độ trễ chuyển đổi đầu ra giữa hai điểm chuyển đổi khác nhau utp và ltp.

Bộ so sánh cửa sổ op amp là một mạch so sánh điện áp sử dụng hai bộ so sánh op amp để tạo ra đầu ra hai trạng thái cho biết liệu điện áp đầu vào có nằm trong một dải hoặc cổng hay không. Chỉ định giá trị hoặc không sử dụng hai điện áp tham chiếu. điện áp tham chiếu trên và điện áp tham chiếu thấp hơn.

Mặc dù bộ khuếch đại thuật toán và bộ so sánh có thể trông giống nhau, nhưng chúng rất khác nhau và được thiết kế cho các ứng dụng khác nhau, vì bộ khuếch đại thuật toán có thể được sử dụng làm bộ so sánh, bộ so sánh điện áp không thể được sử dụng làm bộ khuếch đại thuật toán vì nó không thực hiện đầu ra tuyến tính.

Chúng ta đã học được từ các hướng dẫn trước rằng bộ khuếch đại thuật toán là một thiết bị tương tự có đầu vào tương tự vi sai và đầu ra tương tự có đầu ra hoạt động giống như đầu ra của bộ so sánh nếu chạy trong cấu hình vòng hở của nó. Nhưng các bộ so sánh điện áp chuyên dụng được sử dụng rộng rãi (lm311, lm393, lm339) sẽ hoạt động tốt hơn nhiều so với bộ so sánh op-amp tiêu chuẩn.

Xem thêm: Tiềm năng nút