Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Для управління електронними схемами застосовуються різні пристрої, які допомагають налаштовувати і розгалужувати сигнали. Для порівняння двох різних імпульсів часто використовується компаратор з однополярним живленням.
Позначення і технічні характеристики
Компаратор - це пристрій, який порівнює два різних напруги і силу струму, видає кінцевий силовий сигнал, вказуючи на більшу з них, одночасно виробляючи розрахунок співвідношення. У нього є дві аналогові вступні клеми з позитивним і негативним сигналом і один двійковий цифровий вихід, як і у АЦП. Для відображення сигналу використовується спеціальний індикатор.
УДО відображення компаратора виглядаєте таким чином:
Спочатку використовувався тільки інтегрований компаратор напруги (MAX 961ESA, PIC 16f628a), який відомий як високошвидкісний. Він вимагає певного диференціального напруги в певному діапазоні, який істотно нижче, ніж напруга мережі живлення. Ці прилади не допускають ніяких інших зовнішніх сигналів, які виходять за межі діапазону напруги мережі.
Зараз набагато частіше використовується аналоговий цифровий компаратор (Attiny / Atmega 2313), у якого транзисторний введення. У нього вступний потенціал сигналу знаходиться в діапазоні менше 0, 3 Вольт і не піднімається вище. Пристрій може бути також ультра швидкого типу (стереокомпаратор), завдяки чому вхідний сигнал менше визначеного діапазону, наприклад, 0, 2 Вольта. Як правило, використовується діапазон обмежується тільки конкретним вхідним напругою.
Крім простого приладу, також існує Відеоспектральні компаратор на ОУ (операційному підсилювачі). Це прилад, у якого дуже тонко збалансована різниця входу і високого опору сигналу. Завдяки такій характеристики, операційний компаратор використовується в нізкопроводімих схемах з невеликим вольтажі.
У теорії, частотний операційний підсилювач працює в конфігурації з відкритим контуром (без негативного зворотного зв'язку) і може бути використаний в якості компаратора низької продуктивності. Але при цьому, не інвертується вхід (+ V) знаходиться на більш високому напрузі, ніж на інвертується (V-). Висока посилення, що виходить з операційного підсилювача, провокує вихід низької напруги на вході в пристрій.
Коли неінвертуючий вхід падає нижче инвертирующего входу, вихідний сигнал насичується при негативному рівні харчування, то він все одно може проводити імпульси. Вихідна напруга ОУ обмежується тільки напругою живлення. Принципова електрична схема ОУ працює в лінійному режимі з негативним зворотним зв'язком, за допомогою збалансованого спліт-джерела живлення (живлення від ± VS). Багато приладів, що працюють з компаратором, також мають властивість фіксувати отримані дані за допомогою відео-, фото- або документальної записи. Ці електронні принципи не працюють в системах, де використовуються розімкнуті контури і нізкопроводящіе елементи.
Але у компараторного підсилювача існує кілька істотних недоліків:
- Операційні підсилювачі призначені для роботи в лінійному режимі з негативним зворотним зв'язком. Але при цьому, ОУ має більш тривалий режим відновлення;
- Майже всі операційні підсилювачі мають конденсатор внутрішньої компенсації, який обмежує швидкість наростання вихідної напруги для високочастотних сигналів. Виходячи з цього, дана схема трохи затримує імпульс;
- Компаратор не має внутрішнього гистерезиса.
Через цих недоліків, компаратор для управління різними схемами, в більшості випадків, використовується без підсилювача, винятком є генератор.
Компаратор призначений для виробничих процесів з обмеженим вихідним напругою, яке легко взаємодіє з цифровою логікою. Тому його часто використовуються в різних термічних приладах (терморегулятор, реле температури). Також його застосовують для порівняння сигналів і опорів таких пристроїв, як таймер, стабілізатор і інша схемотехніка.
Відео: компаратори
Принцип роботи
Для того, щоб продемонструвати, як працює швидкодіючий компаратор з гістерезисом, потрібно взяти схему з двома виходами.
Схема включення, по якій можна зрозуміти принцип роботи компаратора, показана вище. Використовуючи аналоговий сигнал у + вході, що має назву «неінвертіруемим», і вихід, який називається під назвою «інвертіруемий», пристрій використовує два аналогічних різнополярних сигналу. При цьому якщо аналоговий вхід більше, ніж аналоговий вихід, то вихід буде «1», і це включить відкритий колектор транзистора Q8 на еквівалентній схемі LM339, яку потрібно включити. Але, якщо вхід знаходиться на негативному рівні, то сигнал буде дорівнювати «0», через що, колектор буде знаходитися в закритому вигляді.
Практично завжди двухпорогового або фазовий компаратор (наприклад, на транзисторах, без підсилювача) впливає на входи в логічних ланцюгах, відповідно, працює за рівнем певної мережі живлення. Це своєрідний елемент переходу між аналоговими і цифровими сигналами. Такий принцип дії дозволяє не уточнювати визначеність або невизначеність виходів сигналів, т. К. Компаратор завжди має якийсь захоплення петлі гистерезиса (незалежно від її рівня) або остаточний коефіцієнт посилення.
призначення
Навіщо потрібен компаратор і як його використовувати без підсилювача? У більшості випадків, цей прилад застосовується в нескладних комп'ютерних схемах, де потрібно порівнювати сигнали вхідного напруги. Це може бути зарядний пристрій для ноутбука або телефону, ваги (визначник маси), датчик напруги AVR, таймер (компоратор типу lm 358, мікроконтролер і т. Д. Також його застосовують різні інтегральні мікросхеми для контролю вхідних імпульсів, забезпечуючи зв'язок між джерелом сигналу і його центром призначення.
Найбільш популярним прикладом є компаратор тригер (регулятор) Шіммери. Він працює в режимі багатоканальні, відповідно, може порівнювати велику кількість сигналів. Зокрема, даний тригер застосовується для того, щоб відновити цифровий сигнал, який спотворює зв'язок в залежності від рівня напруги і відстані джерела живлення.
Це аналог стандартного компаратора, просто з більш розширеним функціоналом, який забезпечує вимірювання декількох вхідних сигналів.
Також є компаратор шорсткості. Це пристрій, який допомагає візуально визначити стан поверхні, яка вже піддавалася обробці. Застосування цього пристосування обгрунтовано необхідністю визначати допуски оброблених раніше поверхонь.
Програмування та компаратор
Компоратор використовується не тільки як частина електричної схеми ШІМ і т. Д., Його часто використовують для створення окремих програм або їх компонентів. Наприклад, пристрій часто використовується для створення java-колекцій.
- Щоб працювати, Вам знадобиться спеціальна програма Maven. Для початку Вам потрібно створити проект, для повноцінної роботи необхідно підключення до інтернету. Створюєте новий проект, в структурі виберете два компоненти: comparator і pojo. Наявність перевіряється за допомогою утиліти JUnit 4.11;
- Встановіть pom.xml і створіть новий файл. Переривання процесу неприпустимо, тому дуже важливо на кожному етапі зберігати. Після здійснюється створення і настройка POJO, де вказуються потрібні налаштування. Параметри залежать від вимог до конкретної бібліотеці. Це можуть бути дати народження, загальна інформація по проживанню і т. Д .;
- І тільки після створюється компаратор. Це клас, який використовується для перевірки даних і їх розподілу по потрібних папках. Використання даного класу необхідно, якщо потрібно впорядкувати певну інформацію по заданих параметрах (кольору, розміри, дати). Завдяки цьому забезпечується захист даних і їх класифікація за певним принципом.
Купити готовий компаратор можна в будь-якому магазині радіотехнічних приладів і електротехніки. Ціна приладу варіюється в залежності від його призначення і кількості каналів.