Litar Perbandingan menggunakan IC 741, IC 311, IC 339

Fungsi asas litar pembanding untuk membandingkan dua tahap voltan pada pin inputnya dan menghasilkan output untuk menunjukkan voltan input mana yang berpotensi lebih tinggi daripada yang lain.

Dalam artikel ini kita akan belajar dengan terperinci bagaimana merancang litar pembanding dengan betul menggunakan IC popular seperti IC 741, IC 311 dan IC LM339

Perbezaan Antara Pembanding dan Op Amp

IC 741 adalah contoh ideal satu op amp, dan IC LM311 boleh dianggap sebagai contoh yang baik dari pembanding tunggal khusus.

Anda akan mendapati kedua-dua unit ini mempunyai simbol peranti berbentuk 'segitiga' yang sama secara dalaman, yang biasanya kita kenali dan gunakan untuk melukis litar pembanding. Walau bagaimanapun, tindak balas output kedua-dua bentuk pembanding ini mungkin mempunyai beberapa perbezaan utama.

Walaupun op amp dan pembanding kedua-duanya dapat dikonfigurasi untuk membandingkan isyarat pembezaan pada pin inputnya, perbezaan utama antara kedua rakan adalah:

• Dalam keadaan bertenaga, keluaran op amp akan positif atau negatif, bergantung pada tahap voltan pin input, tetapi tidak dapat dibuka. Sebaliknya, output pembanding boleh dibuka atau dibumikan (negatif), atau terapung.
• Keluaran op amp boleh berfungsi tanpa perintang penarik ke atas atau ke bawah, tetapi pembanding akan selalu memerlukan perintang penarik atau tarik ke bawah luaran untuk membolehkan tahap output berfungsi dengan normal.
• Op amp boleh digunakan untuk membina litar penguat keuntungan tinggi, pembanding tidak boleh digunakan untuk aplikasi seperti itu.
• Tindakbalas pertukaran output op amp biasanya lebih lambat berbanding IC pembanding.

Reka bentuk litar pembanding klasik dapat dilihat pada gambar berikut:

Di sini, output bertindak balas dengan isyarat digital 'tinggi', setiap kali voltan pada input bukan pembalik (+) lebih tinggi daripada input terbalik (-). Sebaliknya, output menjadi isyarat digital berubah rendah, setiap kali voltan input tidak berubah lebih rendah daripada voltan input terbalik.

Merujuk pada gambar di atas, kita dapat melihat sambungan standard litar pembanding yang mempunyai satu input (input terbalik dalam contoh ini) yang dikonfigurasikan dengan voltan rujukan, dan pin input lain yang merupakan input bukan pembalik yang disambungkan ke voltan isyarat input .

Selama masa Vin dipegang pada voltan yang lebih rendah daripada voltan rujukan +2 V, outputnya tetap rendah sekitar -10 V. Sekiranya Vin meningkat tepat di atas +2 V, output dengan serta-merta berubah keadaan, dan berubah tinggi menjadi sekitar + 10 V. Perubahan keadaan pada output dari -10 V hingga +10 V menunjukkan bahawa Vin telah menjadi lebih tinggi daripada rujukan +2 V.

Komponen utama di dalam mana-mana pembanding adalah litar op amp, yang ditetapkan pada kenaikan voltan yang sangat tinggi. Untuk mengkaji cara kerja pembanding dengan tepat, kita dapat mengambil contoh IC 741, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Di sini kita dapat melihat pin input terbalik (-) dirujuk ke tanah, atau tingkat 0 V. Isyarat sinusoidal diterapkan pada pin3 yang merupakan input tidak berubah dari op amp. Sinyal sinusoidal yang berbeza-beza ini menyebabkan output beralih antara keadaan output tinggi dan rendah, seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan gambar.

Apabila input Vin bergerak bahkan satu milivolt atas rujukan 0 V, perbezaannya diperkuat oleh penguat tinggi keuntungan dalaman IC, menyebabkan output menjadi tinggi pada tahap tepu positif output. Keadaan ini dikekalkan selama isyarat Vin berada di atas rujukan 0 V.

Sekarang, sebaik sahaja tahap isyarat turun teduh di bawah rujukan 0 V, output didorong ke tahap tepu yang lebih rendah. Sekali lagi, keadaan ini dikekalkan selagi isyarat input Vin berada di bawah tahap rujukan 0 V.

Penjelasan di atas dan bentuk gelombang yang ditunjukkan dalam gambar dengan jelas menunjukkan tindak balas digital output untuk isyarat input yang berubah-ubah secara linear.

Untuk aplikasi normal, tingkat referensi tidak harus pada 0 V, tetapi dapat menjadi tingkat positif sesuai dengan kebutuhan. Sekiranya diperlukan, rujukan juga dapat dihubungkan ke saluran bekalan positif atau negatif, sementara isyarat input diterapkan pada pin input yang lain.

Menggunakan IC 741 sebagai Pembanding

Dalam contoh berikut, kita akan belajar bagaimana berkesan gunakan op amp sebagai pembanding

Dalam gambar tersebut kita dapat melihat rangkaian op amp berfungsi dengan set rujukan positif pada pin input terbalik (-). Output dilampirkan dengan LED.

Dengan menggunakan formula rangkaian pembahagi voltan, kita dapat mengira nilai voltan referensi pada pin input (-) IC.

Vref = 10 k / 10 k + 10 k x +12 V = +6 V

Oleh kerana rujukan ini dikaitkan dengan (-) pin IC, jika voltan Vin pada input (+) naik lebih tinggi daripada rujukan ini atau menjadi lebih positif daripada rujukan, akan memaksa output Vo beralih ke tahap tepu positifnya.

Ini akan menyebabkan LED menyala, menunjukkan bahawa Vin telah menjadi lebih positif daripada tahap rujukan +6 V.

Sebaliknya jika input tidak berubah (+) dikonfigurasikan sebagai pin rujukan dan Vin diterapkan pada pin input terbalik (-), output akan menjadi rendah sebaik sahaja input Vin berada di bawah nilai rujukan, dan sebaliknya.

Ini dengan serta-merta akan menyebabkan LED mati.

Oleh itu, LED boleh dibuat untuk menghidupkan atau mematikan isyarat input yang diberikan, dengan memasang kabel input dengan tahap rujukan dan isyarat input dengan tepat.

Menggunakan Unit IC Perbandingan Khusus

Biasanya op amp berfungsi sebagai rangkaian pembanding, tetapi menggunakan IC komparator khusus berfungsi lebih baik daripada op amp untuk aplikasi pembanding.

IC komparator direka khas untuk fungsi pembanding dan menunjukkan tindak balas yang lebih baik seperti beralih lebih cepat pada output antara tahap positif dan negatif.

IC ini mempunyai kekebalan yang lebih tinggi terhadap kebisingan, dan pada banyak kesempatan output dapat digunakan secara langsung untuk mendorong beban.

Mari ketahui secara terperinci mengenai beberapa IC pembanding yang popular, dari perbincangan berikut.

Litar Perbandingan menggunakan IC 311

Gambar di atas menunjukkan susun atur dalaman dan perincian pin pembanding IC 311. IC ini dirancang untuk beroperasi dari bekalan kuasa ganda juga, dalam julat +15 V dan -15 V, yang merupakan tahap serasi standard untuk semua IC digital moden.

Tahap keluaran di dalam IC mempunyai transistor bipolar, mempunyai terminal pengumpul dan pemancar terapung. Ini bermaksud bahawa output dari transistor ini dapat dikonfigurasi dapat dikonfigurasi dengan dua cara yang berbeza:

1. Dengan menambahkan resistor pull-up dengan pin kolektor dan membumikan pin emitter1, dan seterusnya menggunakan kolektor sebagai output.
2. Dengan menghubungkan pengumpul dengan garis positif dan menggunakan pemancar sebagai output.

Output transistor juga dapat digunakan untuk menggerakkan geganti atau beban kecil seperti lampu secara langsung tanpa tahap penyangga luaran.

IC juga mempunyai keseimbangan dan input strobe yang dapat dikawal dengan output.

Kami akan membincangkan beberapa aplikasi IC yang berguna dalam bahagian berikut:

Gambar di atas menunjukkan bagaimana IC 311 dapat dikonfigurasi seperti pengesan lintasan sifar pembanding untuk merasakan voltan input, setiap kali melintasi garis sifar.

Input terbalik (-) dari 311 dapat dilihat bergabung dengan tanah. Selama tempoh isyarat input berada pada tahap positif, transistor output tetap dihidupkan, yang menghasilkan rendah (-10 dalam contoh ini) pada output (pengumpul transistor).

Sebaik sahaja isyarat input negatif atau di bawah 0 V, transistor dimatikan. Ini menghasilkan + 10V positif pada output pemungut IC. Ini membolehkan kita mengetahui kapan isyarat input berada di atas tahap sifar dan kapan ia turun di bawah tahap sifar.

Gambar seterusnya di bawah menunjukkan bagaimana pembanding IC 311 dapat digunakan untuk membuat litar strobed.

Dalam contoh litar pembanding ini, pin7 output akan berubah tinggi apabila tahap voltan pin3 naik di atas rujukan pin2. Tetapi ini boleh berlaku hanya semasa pin input strob pin6 rendah atau pada 0 V.

Apabila strob TTL tinggi diterapkan di dasar transistor, pin6 menjadi rendah, menyebabkan transistor output IC mati, dan dengan itu memungkinkan pin7 naik tinggi.

Keluaran terus tinggi selagi input TTL dipegang tinggi, tanpa mengira keadaan isyarat input pada pin3.

Namun, jika isyarat TTL diterapkan dalam bentuk strobed, maka output bertindak balas terhadap isyarat input pada pin3. Ringkasnya, output tetap terkunci pada tahap tinggi, kecuali pin6 diikat.

Cara Menghubungkan Relay dengan Pembanding

Gambar seterusnya di bawah menunjukkan bagaimana pembanding 311 dapat digunakan secara langsung untuk mengendalikan geganti .

Di sini, apabila tahap voltan pada pin input turun di bawah 0 V, pin3 menjadi lebih positif daripada pin2. Ini menyebabkan pengumpul transistor dalaman MATI, yang menghidupkan geganti. The kenalan geganti dapat dikabelkan dengan beban yang lebih berat untuk melaksanakan tindakan beralih yang diinginkan.

Selagi input (+) pada pin2 tetap di bawah 0 V, relay tetap dihidupkan. Sebaliknya, apabila isyarat positif tersedia pada pin2, relay akan tetap dimatikan.

Litar Perbandingan menggunakan IC 339

IC 339, juga dikenali sebagai LM339, adalah IC pembanding quad. Artinya, ini termasuk 4 pembanding voltan terpisah yang input dan outputnya ditamatkan dengan tepat melalui pin luaran masing-masing dari paket IC, seperti yang ditunjukkan di bawah.

Sama seperti pembanding lain, setiap blok pembanding mempunyai beberapa input, dan satu output. Apabila IC dihidupkan dengan menggunakan voltan merentasi Vcc, dan pin bekalan tanah, ia mengaktifkan semua pembanding bersama. Oleh itu, walaupun satu pembanding digunakan, ketiga-tiga yang lain akan menghabiskan sedikit tenaga.

Semua pembanding mempunyai ciri yang sama persis, oleh itu kita dapat menganalisis salah satu daripadanya untuk mengetahui fungsi pembanding asas.

Apabila input pembezaan positif diterapkan di terminal input, yang bermaksud apabila perbezaan antara isyarat yang diterapkan adalah positif, ia akan mematikan transistor output. Ini menyebabkan output menunjukkan litar terbuka, atau terbuka terapung.

Apabila input pembezaan negatif, yang bermaksud apabila perbezaan antara isyarat yang diterapkan pada pin input adalah negatif, ia menghidupkan transistor output pembanding, yang menyebabkan pin output pembanding berubah negatif, atau pada potensi V.

Merujuk pada gambar di atas, kita dapat memahami bahawa apabila input IC yang tidak terbalik (+) digunakan sebagai pin rujukan, voltan yang lebih rendah daripada rujukan ini pada pin input terbalik (-) akan menghasilkan output pembanding untuk menjadi terbuka. Sebaliknya, jika (-) digunakan sebagai pin rujukan, tahap voltan pada input (+) lebih tinggi daripada rujukan akan menyebabkan output berubah menjadi negatif atau pada V-

Untuk mengetahui bagaimana IC 339 berfungsi seperti pembanding, contoh berikut menunjukkan IC sebagai pengesan persilangan sifar.

Sebaik sahaja isyarat input meningkat di atas 0 V, outputnya berubah tinggi pada tahap V +. Keluaran dimatikan hanya pada V sementara input dipegang di bawah 0 V.

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, tahap rujukan tidak perlu 0 V, ia dapat diubah ke tingkat lain yang diinginkan. Selain itu, anda juga dapat menggunakan pin input lain (+) sebagai pin rujukan, dan pin input (-) sebagai pin input isyarat untuk menerima isyarat input yang berbeza-beza.

Kelebihan mempunyai Output Terapung dalam IC Perbandingan

Seperti yang dibincangkan dalam penjelasan sebelumnya, output pembanding ditukar melalui BJT yang mempunyai pengumpul terbuka sebagai output. Ini memberi kelebihan untuk menghubungkan output dua pembanding dari IC 339 secara langsung seperti ATAU gerbang .

Contoh yang baik dari rangkaian pembanding tetingkap dapat dilihat di bawah. Di sini dua blok pembanding IC 339 dikonfigurasikan dengan satu isyarat input biasa, dan output digabungkan seperti pintu OR.

Keluaran pembanding masing-masing menjadi rendah setiap kali isyarat input melintasi ambang set bawah atau ambang set atas, sehingga pengguna dapat mengetahui kapan isyarat keluar dari tahap tetingkap yang ditetapkan.

Pembanding tetingkap boleh digunakan untuk aplikasi berguna seperti pelindung voltan rendah tinggi litar, dan pengesan suria litar dll.

Kesimpulannya

Dari penjelasan di atas, kami mengetahui bahawa:

Pembanding pada dasarnya adalah unit yang mempunyai dua input pelengkap, dan satu output responsif. Output bertukar tinggi atau rendah apabila tahap voltan pada salah satu input naik lebih tinggi atau lebih rendah daripada input lain, bergantung pada input mana yang digunakan sebagai rujukan atau pada tahap voltan tetap.

Walaupun op amp juga boleh digunakan seperti pembanding, IC komparator khusus dirancang dengan lebih baik untuk berfungsi seperti pembanding.

IC pembanding khusus seperti LM311, LM339 direka khas untuk aplikasi pembanding, dengan tindak balas yang lebih pantas dan keupayaan output arus tinggi yang fleksibel.

Sekiranya anda mempunyai pertanyaan berkaitan, jangan ragu untuk bertanya melalui kotak komen di bawah.