Cách sử dụng amp Op làm mạch so sánh

Trong bài đăng này, chúng ta tìm hiểu toàn diện cách sử dụng bất kỳ opamp nào làm bộ so sánh trong mạch để so sánh sự khác biệt đầu vào và tạo ra các đầu ra tương ứng.

Bộ so sánh Op amp là gì

Chúng tôi đã ở sử dụng một IC op amp Có lẽ kể từ khi chúng ta bắt đầu học điện tử, tôi đang đề cập đến chiếc IC 741 nhỏ tuyệt vời này, qua đó hầu như mọi thiết kế mạch dựa trên bộ so sánh đều trở nên khả thi.

Ở đây chúng ta đang thảo luận về một trong những mạch ứng dụng đơn giản của vi mạch này, nơi nó đang được cấu hình như một bộ so sánh , không có gì ngạc nhiên khi các ứng dụng sau đây có thể được sửa đổi theo nhiều cách khác nhau tùy theo sở thích của người dùng.

Như tên cho thấy, bộ so sánh opamp đề cập đến chức năng so sánh giữa một bộ thông số cụ thể hoặc có thể chỉ là một vài độ lớn như trong trường hợp.

Vì trong thiết bị điện tử, chúng ta chủ yếu xử lý điện áp và dòng điện, các yếu tố này trở thành tác nhân duy nhất và được sử dụng để vận hành hoặc điều chỉnh hoặc kiểm soát các thành phần khác nhau liên quan.

Trong thiết kế bộ so sánh op amp được đề xuất, về cơ bản hai mức điện áp khác nhau được sử dụng ở các chân đầu vào để so sánh chúng, như thể hiện trong sơ đồ dưới đây.

HÃY NHỚ, ĐIỆN ÁP TRÊN CÁC PIN ĐẦU VÀO KHÔNG ĐƯỢC VƯỢT QUÁ MỨC CUNG CẤP DC CỦA OP AMP, TRONG HÌNH TRÊN NÓ KHÔNG ĐƯỢC VƯỢT QUA +12 V

Hai chân đầu vào của op amp được gọi là chân đảo ngược (có dấu trừ) và chân không đảo (có dấu cộng) trở thành đầu vào cảm biến của op amp.

Khi được sử dụng làm bộ so sánh, một trong hai chân được cấp điện áp chuẩn cố định trong khi chân còn lại được cấp điện áp có mức cần được theo dõi, như hình dưới đây.

Việc theo dõi điện áp trên được thực hiện với tham chiếu đến điện áp cố định được áp dụng cho chân bổ sung khác.

Do đó, nếu điện áp cần theo dõi vượt quá hoặc giảm xuống dưới điện áp ngưỡng tham chiếu cố định, đầu ra sẽ trở lại trạng thái hoặc thay đổi tình trạng ban đầu hoặc thay đổi cực tính điện áp đầu ra của nó.

Video Demo

Cách hoạt động của bộ so sánh Opamp

Hãy phân tích sự giải thích trên bằng cách nghiên cứu mạch ví dụ sau đây của một công tắc cảm biến ánh sáng.

Nhìn vào sơ đồ mạch, chúng ta thấy mạch được cấu hình theo cách sau:

Chúng ta có thể thấy rằng Chân số 7 của opamp là chân cung cấp + được kết nối với thanh dương, tương tự như chân số 4 của nó là chân cung cấp âm được kết nối với đường ray âm hoặc đúng hơn là đường cung cấp 0 của bộ nguồn .

Một số kết nối chân ở trên cung cấp năng lượng cho vi mạch để nó có thể thực hiện các chức năng dự kiến ​​của nó.

Bây giờ, như đã thảo luận trước đó, chân số 2 của IC được kết nối tại điểm giao nhau của hai điện trở mà các đầu của chúng được kết nối với các thanh ray âm và dương của nguồn điện.

Sự sắp xếp này của các điện trở được gọi là bộ chia điện thế, có nghĩa là điện thế hoặc mức điện áp tại điểm giao nhau của các điện trở này sẽ xấp xỉ một nửa điện áp nguồn, vì vậy nếu điện áp cung cấp là 12, điểm nối của mạng phân chia điện thế sẽ là 6 vôn, v.v.

Nếu điện áp cung cấp được điều chỉnh tốt, mức điện áp trên cũng sẽ được cố định tốt và do đó có thể được sử dụng làm điện áp tham chiếu cho chân số 2.

Do đó, tham chiếu đến điện áp giao nhau của các điện trở R1 / R2, điện áp này trở thành điện áp tham chiếu tại chân số 2 có nghĩa là IC sẽ giám sát và phản hồi với bất kỳ điện áp nào có thể vượt quá mức này.

Điện áp cảm biến cần theo dõi được áp dụng cho chân số 3 của IC, trong ví dụ của chúng tôi là thông qua một LDR. Chân số 3 được kết nối tại điểm giao nhau của chân LDR và ​​một thiết bị đầu cuối đặt trước.

Điều đó có nghĩa là điểm nối này lại trở thành một bộ phân chia tiềm năng, mà mức điện áp lần này không được cố định vì giá trị LDR không thể được cố định và sẽ thay đổi theo điều kiện ánh sáng xung quanh.

Bây giờ, giả sử bạn muốn mạch cảm nhận giá trị LDR tại một thời điểm nào đó gần khi hoàng hôn buông xuống, bạn điều chỉnh giá trị đặt trước sao cho điện áp tại chân số 3 hoặc tại đường giao nhau của LDR và ​​giá trị đặt trước chỉ vượt qua mốc 6V.

Khi điều này xảy ra, giá trị tăng trên tham chiếu cố định tại chân số 2, điều này thông báo cho IC về điện áp cảm nhận tăng trên điện áp tham chiếu tại chân số 2, điều này ngay lập tức hoàn nguyên đầu ra của IC thay đổi thành tích cực từ điện áp 0 ban đầu của nó Chức vụ.

Sự thay đổi ở trên trong trạng thái của IC từ không sang tích cực, kích hoạt giai đoạn trình điều khiển rơle làm BẬT tải hoặc đèn có thể được kết nối với các tiếp điểm liên quan của rơle.

Hãy nhớ rằng, các giá trị của điện trở được kết nối với chân số 2 cũng có thể bị thay đổi để thay đổi ngưỡng cảm nhận của chân số 3, vì vậy tất cả chúng đều phụ thuộc lẫn nhau, cho bạn một góc biến thiên rộng của các thông số mạch.

Một tính năng khác của R1 và R2 là nó không cần phải sử dụng nguồn điện phân cực kép, làm cho cấu hình liên quan rất đơn giản và gọn gàng.

Thay đổi thông số cảm biến với thông số điều chỉnh

Như được hiển thị bên dưới, phản ứng hoạt động được giải thích ở trên chỉ có thể được đảo ngược bằng cách hoán đổi vị trí chân đầu vào của IC hoặc bằng cách xem xét một tùy chọn khác trong đó chúng tôi chỉ thay đổi lẫn nhau vị trí của LDR và ​​giá trị đặt trước.

Đó là cách bất kỳ opamp cơ bản nào hoạt động khi nó được định cấu hình làm bộ so sánh.

Để tóm tắt, chúng ta có thể nói rằng trong bất kỳ trình biên dịch dựa trên opamp nào, các hoạt động sau sẽ diễn ra:

Ví dụ thực tế # 1

1) Khi chân đảo ngược (-) được áp dụng tham chiếu điện áp cố định và chân đầu vào không đảo (+) chịu một điện áp cảm biến thay đổi, đầu ra của opamp vẫn là 0V hoặc âm miễn là (+) điện áp chân không ở dưới mức điện áp chân tham chiếu (-).

Thay thế ngay khi điện áp chân (+) cao hơn điện áp (-), đầu ra nhanh chóng chuyển sang mức DC nguồn dương.

Ví dụ số 2

1) Ngược lại, khi chân không đảo ngược (+) được áp dụng tham chiếu điện áp cố định và chân đầu vào đảo ngược (-) chịu điện áp cảm biến thay đổi, đầu ra của opamp vẫn cung cấp mức DC hoặc dương miễn là điện áp chân (-) vẫn dưới mức điện áp chân tham chiếu (+).

Thay thế ngay khi điện áp chân (-) cao hơn điện áp (+), đầu ra nhanh chóng chuyển sang âm hoặc chuyển TẮT thành 0V.