Op Amp com a circuit de comparació i operació de treball

En general, els comparadors es classifiquen en diversos tipus, com ara comparadors elèctrics, comparadors electrònics, comparadors mecànics, comparadors òptics, comparadors sigma, comparadors pneumàtics, comparadors digitals, etc. Aquests circuits de comparació s'utilitzen normalment en el disseny de sistemes elèctrics i projectes electrònics . En aquest article, es descriu com utilitzar un amplificador operatiu com a circuit de comparació i el funcionament de l'amperador operatiu com a circuit comparador. Però, principalment, hem de saber què és un circuit amplificador i comparador operacional.

Amplificador operacional

Amplificador operacional

A la figura es mostra l'amplificador de tensió electrònic acoblat de CC amb guany elevat, que consta de dos terminals d'entrada. L'entrada diferencial s'alimenta als dos terminals d'entrada (terminal d'entrada inversor i terminal d'entrada no inversor) de l'amplificador operatiu i produeix un potencial de sortida únic al terminal Vout. Per tant, la diferència de potencial alimentada als seus dos terminals d’entrada s’amplifica per produir una sortida amplificada. Aquesta sortida amplificada és igual a centenars de milers de vegades de diferència entre els senyals d'entrada.

La sortida de l'amplificador es pot donar com a

Vout = AOL (V + - V-)

On,

• AOL és un guany de bucle obert de l'amplificador
• V + és l'entrada no inversora de l'amplificador
• V- és l'entrada inversora de l'amplificador

Tot i que n’hi ha diverses tipus d'amplificadors operatius , 741 amplificadors operatius s’utilitzen freqüentment com a circuit de comparació en diversos circuits electrònics.

Circuit comparador

El dispositiu que consta de dos terminals d’entrada, en què el senyal d’entrada de referència s’alimenta a un terminal i el valor real del senyal s’alimenta a un altre terminal. A continuació, es genera un senyal de sortida al terminal de sortida en funció de la diferència entre els dos senyals d’entrada alimentats als dos terminals d’entrada. Aquest senyal de sortida generat és 0 (baix) o 1 (alt).

En terminologia elèctrica i electrònica, el dispositiu utilitzat per comparar dos senyals de tensió o senyals de corrent que s’alimenten als dos terminals d’entrada analògica, produint així un senyal de sortida digital binari per indicar que el senyal d’entrada més gran s’anomena circuit comparador .

Circuit comparador

Els dos terminals d'entrada analògica es representen com a V + (Vin) i V- (Vref) al circuit comparador anterior. La sortida digital es genera al terminal de sortida V0 (Vout). El senyal de sortida del circuit comparador ve donat per

Si V +> V- (Vin és més gran que Vref), llavors V0 = 1 i
Si V +

En general, els comparadors s’utilitzen en dispositius com ara oscil·ladors de relaxació, convertidors analògics a digitals (ADC) i també en els dispositius que s’utilitzen per mesurar senyals analògics. Els comparadors consisteixen en amplificadors diferencials d’alt guany i podem utilitzar un amplificador operatiu com a circuit de comparació.

Op Amp com a comparador

Els amplificadors operatius 741 són amplificadors operatius bàsics que es poden utilitzar com a circuit de comparació en molts circuits electrònics. Per exemple, si tenim en compte un interruptor de temperatura controlada després es realitza una operació de commutació en funció de la temperatura. Si el valor de temperatura real supera el valor de temperatura de referència preestablert, el sensor de temperatura produeix una tensió de sortida (baixa o alta) en conseqüència.

Si considerem l’arranjament bàsic del comparador, hi haurà variacions de voltatge d’alta freqüència causades pel soroll. Cal tenir en compte aquest problema en cas d'amplificadors operacionals especialment dissenyats com a circuits de comparació. Aquest soroll es produeix sempre que el senyal de tensió d'entrada i el senyal de tensió de referència estiguin a prop l'un de l'altre.

Op Amp com a circuit de comparació

Les variacions de tensió d’alta freqüència es produeixen a causa de la naturalesa aleatòria del soroll, a causa d’això, en successions ràpides, la tensió del senyal d’entrada esdevé superior o inferior a la tensió de referència. Per tant, el senyal de sortida oscil·larà entre el nivell de tensió màxim i el nivell de tensió mínim. Aquest problema es pot reduir aplicant histèresi . Podem ajustar la bretxa d’histèresi en la disposició del circuit de desencadenament de Schmitt aplicant histèresi a un circuit comparador d’amplificadors operatius mitjançant retroalimentació positiva. La figura mostra un amplificador operatiu com a circuit de comparació amb histèresi.

Op Amp com a funcionament del circuit de comparació

En general, la sortida d’un amplificador Op fluctua en positius i negatius fins a una tensió extrema que és aproximadament igual al potencial de subministrament. Si a 741 en amplificador està connectat a un +/- 18V, llavors la tensió màxima de sortida es dóna com a +/- 15V. Això es deu al guany extrem de bucle obert extrem de l'amplificador operatiu (10.000 a 1 milió). Per tant, si +/- 150 microvolts de diferència de voltatge es creen per qualsevol entrada, llavors s’amplificarà aproximadament un milió de vegades i la sortida es convertirà en saturació. Per tant, la sortida es manté en el seu valor màxim o mínim.

Op Amp com a diagrama de circuits de comparació Funcionament de treball

Mentre s'utilitza l'amplificador operatiu com a comparador en instrumentació, es pot utilitzar el bucle obert per comparar les dues tensions. Per tant, en funció de la diferència entre el valor de la tensió d’entrada i el valor de la tensió de referència, la sortida Vout serà igual al valor màxim màxim o al valor mínim baix (el valor de la tensió d’entrada serà superior o inferior al valor de la tensió de referència poc volts).

La tensió de referència s’alimenta al terminal d’entrada no inversor de l’ampli operatiu i la tensió variable s’alimenta al terminal d’entrada inversor de l’amplificador operatiu. Penseu en el diagrama del circuit comparador d'amplificadors operacionals que es mostra a la figura, si la tensió alimentada al pin 2 és superior a la tensió de referència alimentada al pin 3, aleshores la tensió de sortida es fa baixa i és marginalment superior a –Vs. Si el voltatge alimentat al pin 2 és inferior al voltatge de referència alimentat al pin 3, la tensió de sortida augmenta i és marginalment inferior a + Vs.

Hi ha molts amplificadors operatius dedicats per al funcionament dels comparadors, aquests circuits comparadors d'amplificadors operatius s'utilitzen per a comparacions d'alta velocitat. L'estat de sortida d'aquests circuits de comparació d'amplificadors operatius canvia en menys d'1 microsegon. Però, aquests circuits de comparació d’amplificadors operatius de comparació d’alta velocitat consumeixen més energia, depenent de la velocitat de comparació. Segons la velocitat de les comparacions i la quantitat de consum d'energia, aquests comparadors es classifiquen en diferents tipus. El comparador d’amplificadors d’operacions específic es pot utilitzar per a una aplicació determinada en funció de la velocitat i / o necessàries el consum d'energia .

Aplicació d'Op Amp com a comparador en circuits pràctics d'electroncis

El sistema de control de la humitat de la temperatura del sòl basat en xarxes de sensors sense fils que utilitzen Projecte Arduino està dissenyat per desenvolupar un sistema de reg automàtic que controla l’operació d’encesa (encès i apagat) del motor de la bomba detectant el contingut d’humitat del sòl.

El sistema de control de la humitat de temperatura del sòl basat en xarxes de sensors sense fils que utilitzen Arduino per Edgefxkits.com

La disposició de detecció detecta la humitat del sòl i es dóna el senyal adequat a la placa Arduino. Això s'aconsegueix utilitzant un amplificador operatiu com a circuit de comparació que actua com a interfície entre la disposició de detecció i el microcontrolador. Basant-se en el senyal rebut de la disposició de detecció, la bomba d’aigua funciona. La pantalla LCD s’utilitza per mostrar l’estat del contingut d’humitat del sòl i de la bomba d’aigua.

A més, es pot proporcionar assistència tècnica en funció de les vostres consultes publicades a la secció de comentaris següent. Podeu descarregar el nostre llibre electrònic gratuït a disseny de projectes electrònics pel vostre compte.

Coneixeu alguna aplicació de sistemes incrustats en què s'utilitzi amplificador operatiu com a circuit de comparació?