Porovnávač - zařízení určené k porovnání jakýchkoli hodnot (z porovnání - "srovnávat"). Operační zesilovač s velkým multiplikačním faktorem. Má vstupy: přímý a inverzní. V případě potřeby může být referenční signál připojen k některému z nich.

Jak funguje komparátor?

Jeden ze vstupů je konstantní signál, který se nazývá referenční. Používá se jako srovnávací vzorek. Je přijat druhý tón. Výstup je tranzistor, který mění jeho stav v závislosti na podmínkách:

Napětí přímého vstupu je vyšší než inverzní - tranzistor je otevřený.

Napětí inverzního vstupu nad čarou je uzavřeno.

V důsledku toho se výstupní napětí mění skokem z minima na maximum nebo naopak. Napětí výstupního stupně odpovídá vstupním úrovním většiny digitálních obvodů. To je nutné pro případy, kdy je komparátor pulzní tvarovač, který řídí činnost logických prvků.

Použití komparátoru

Používá se v měřicích obvodech pro elektrické signály a převodníky analogově-digitální. V logických řetězcích jsou prvky "nebo" a "ne" také komparátory. Používání této komponenty není omezeno na konkrétní příklady, protože je používáno všude. Za zmínku stojí, že komparátor může být vyroben z libovolného operačního zesilovače, nikoliv však naopak. Zisk komparátoru je dostačujícívysoká Jeho vstupy jsou proto velmi citlivé na rozdíl napětí mezi nimi. Rozdíl v několika milivoltech významně mění výstupní napětí.


Takže komparátor umožňuje sledovat minimální kolísání úrovní vstupních napětí. To je nepostradatelný prvek srovnávacích obvodů a měřících přístrojů s vysokou přesností:

indikátory úrovně vstupního signálu;

detektory kovů;

mikro a milivoltmetry;

detektory elektromagnetického záření;

laboratorní senzory;

hmotnostní komparátory;

analyzátory plynů.

Princip analogového komparátoru

Analogový komparátor porovnává průběžné signály - vstup měřený a vstupní referenci. Způsob fungování zařízení je zobrazen v níže uvedeném grafu. Při pomalé změně vstupního signálu dochází k delšímu přepnutí komparátoru po malou dobu. Takový jev je označován jako "elektronický dribling". Jeho přítomnost výrazně snižuje účinnost srovnání. Protože často dochází k opakovaným změnám stavu výstupu, zadejte tranzistor do stavu saturace. Aby se snížil účinek "elektronického spouštěče", je PIC zaveden do systému - pozitivní zpětná vazba. Poskytuje hysterezi - malý rozdíl mezi úrovní zapnutí a vypnutí. Některé komparátory mají zabudovanou C, což snižuje počet dalších konstrukčních prvků. Například při nevýznamné ztrátě citlivosti hledají stabilní práci komparátoru.

Funkce digitálního srovnávače

Digitálníkomparátor je jednobitový převodník analogově-digitální. Výstupní napětí představuje logickou hodnotu "0" nebo "1". Na vstup lze zadat analogový nebo digitální signál. Zařízení se používá jako impulzní tvarovač pro kombinování obvodů snímačů a zobrazovacích zařízení. Může být použit pro analýzu spektra zvukového nebo světelného signálu. Komparátor je také logickým prvkem "nebo" a "ne" používaným v oblasti výpočetní techniky.
Teoreticky může s nepatrnou změnou úrovně vstupního signálu vzniknout nejistota výstupu. V praxi nedochází k rovnosti měřicího a referenčního napětí. Jelikož komparátor má omezený zisk nebo pozitivní zpětnou vazbu. Typickým příkladem je spouštěč Schmitt (TS). To neodpovídá úrovni zahrnutí a vyloučení, které je určeno PIC. To vám umožní zanedbat diskrétní překážku při práci s komparátorem.

Porovnávací čip

Průmysl vyrábí komparátory ve formě integrovaných obvodů. Jejich použití vám umožňuje vytvářet kompaktní zařízení s minimem kloubových prvků. Také výhoda malých dílů v nevýznamné délce připojovacích vodičů. V podmínkách zvýšeného elektromagnetického záření jsou to antény přijímače pro všechny druhy elektrických interferencí.

Komparátor na operačním zesilovači

Komparátory mají značnou podobnost s operačními zesilovači:

zisk;

vstupní impedance;

hodnota vstupních proudů;

stav nasycení.

Citlivost je v jiných ohledech specifickým parametrem. Určuje přesnost porovnání. Je charakterizován minimálním rozdílem signálů, ve kterých dochází k provozu komparátoru. Jeho hodnota v integrovaných obvodech má stovky mikrovoltů. To je poněkud horší než komparátory na operačních zesilovačích. Doba spínání charakterizuje výkon komparátorů. Je určen minimálním časem změny výstupního signálu: od okamžiku porovnání s okamžikem provozu. Závisí na rozdílu vstupních signálů. Hodnoty spínací doby jsou desítky a stovky nanosekund.

Jak vytvořit srovnávací prvek s vlastními rukama?

Kdo ví, jak číst principové diagramy a pájky, snadno sestavuje nejjednodušší komparátory pro použití v každodenním životě. Rozsah je velmi široký. Na nich je možné stavět spoustu staveb s minimálními náklady. Nejjednodušší komparátor je operační zesilovač bez pozitivní zpětné vazby. Jako základ pro komparátor se používá OU řady LM339. Červené a zelené indikátory jsou představeny pro ovládání a vizualizaci provozu obvodu. Při připojování napájení k dálkovému ovládání by se měla rozsvítit jedna z LED diod a která z nich - na tom nezáleží. To je dáno množstvím faktorů: síťové cílení na obvod, zejména parametry šarže a OA. Dokonce i když budete mít několik stejných čipů, budou mít různé výsledky. Pokud je vstupní signál blízké hodnotě "0" - zelená svítí a pokud je blízké napájecímu napětí, pak červenáLED Pak se můžete pokusit změnit logický stav komparátoru použitím jednoho ze vstupů na napětí rovnající se například polovině napájecího napětí OA. Výstupní signál nezávisí na absolutní hodnotě napětí na předních a zpětných vstupech. Jenom na rozdílu napětí. Tyto experimenty ukazují práci komparátoru bez PIC. Takový komparátor lze použít tam, kde není třeba provádět speciální měření přesnosti. Taková zařízení jsou domácí termostaty, nabíječky pro autobaterie, odsíření (regenerace) zařízení pro automatické akumulátory, fotorelé.

Příklad praktického použití komparátoru

V zásadě je představen snímač světla. Referenční napětí je dáno odpory RV1 a R2. V tomto případě slouží RV1 jako konstruktor řízení citlivosti. Displej je zobrazen na LED D1. Snímač je prvek LDR1, který mění oscilační odpor v závislosti na osvětlení. Vlastně je komparátor představován operačním zesilovačem LM324. Toto jednoduché zařízení ukazuje, jak funguje komparátor v praxi.

Hmotnostní komparátory: koncept

Hmotnostní komparátor je zařízení určené k určení rozdílu mezi hmotnostními hodnotami hmotnosti v řídících normách hmotnosti a hmotnosti, jakož i pro přesné vážení. Nejpřesnější hmotnostní komparátory dokáží vážit jakýkoli vzorek a porovnat ho s jiným podobným. Stává se to na úrovni atomů. Potřeba těchto zařízení vzniká kvůli nedokonalosti referenčních vzorků měření hmotnosti a objemu kapaliny.

Příklady a použití zařízeníVáha

Ruská norma hmoty je platinový válec. Byl zkopírován z francouzského vzorku před 125 lety. V uplynulých letech se norma ztratila ve formě oxidů asi 40 mikrogramů z původní hmotnosti. Proto je jeho použití pro potřeby průmyslových odvětví s velmi přesným měřením hmotnosti nyní obtížné. Byla vyvinuta nová norma hmoty. Vědci jmenovali křemíkovou kouli s dvojicí atomů. Nyní je to nejpřesnější verze standardního kilogramu. Jeho charakteristiky jsou uznávány mezinárodním společenstvím pro použití. Vytvořený vzorek vyžaduje více kopií. Vzhledem k tomu, že moderní trendy v oblasti vědy, zejména farmakologie, bioinženýrství, počítačové elektroniky, nanotechnologie, vyžadují přesná měření. Pro takové vědní a technologické obory kritické stotiny mikrogramu. Tento problém by měl být vyřešen atomovým komparátorem hmotnosti - přístroj je schopen určit rozdíl v několika částicích. Atomový komparátor používá referenční signál získaný z vysoce přesného křemenného oscilátoru pro měření. Naměřené napětí je převzato z kvantového diskriminátoru, který určuje stabilitu řady nejmenších částic. Jeho změny jsou způsobeny rozdílem v počtu atomů vzorku. Proto je nyní nejpřesnější měřicí zařízení. Existují také méně přesné komparátory hmotnosti. Jejich náklady jsou mnohem nižší než atomové, ale pro všechny pracují v průmyslu, obchodu, standardizaci.