일반적으로 전자 제품에서는 비교기는 두 전압을 비교하는 데 사용됩니다. 또는 비교기의 두 입력에 주어진 전류. 즉, 두 개의 입력 전압을 사용하고이를 비교하여 높은 수준 또는 낮은 수준의 신호를 차동 출력 전압으로 제공합니다. 비교기는 임의의 변화하는 입력 신호가 기준 레벨 또는 정의 된 임계 레벨에 도달하는시기를 감지하는 데 사용됩니다. 비교기는 다음을 사용하여 설계 할 수 있습니다. 다이오드, 트랜지스터, 연산 증폭기와 같은 다양한 구성 요소 . 비교기는 논리 회로를 구동하는 데 사용할 수있는 많은 전자 애플리케이션에서 찾을 수 있습니다.

비교기 기호

비교기로서의 연산 증폭기

비교기 기호를 자세히 살펴보면 연산 증폭기 (Operational Amplifier) 이 비교기가 op-amp와 다른 점은 Op-Amp는 아날로그 신호를 받아들이고 아날로그 신호를 출력하도록 설계되었지만 비교기는 일반 Op-Amp를 사용할 수 있지만 디지털 신호로만 출력을 제공합니다. 비교기 (LM324, LM358 및 LM741과 같은 연산 증폭기는 전압 비교기 회로에서 직접 사용할 수 없습니다.

증폭기의 출력에 다이오드 또는 트랜지스터가 추가 된 경우 연산 증폭기를 전압 비교기로 자주 사용할 수 있지만 실제 비교기는 다목적 연산 증폭기에 비해 더 빠른 스위칭 시간을 갖도록 설계되었습니다. 따라서 비교기는 디지털 출력을 제공하도록 특별히 설계된 Op-Amp의 수정 된 버전이라고 말할 수 있습니다.

연산 증폭기 및 비교기 출력 회로 비교

기본 비교기 회로 작동

비교기 회로는 두 개의 아날로그 입력 신호를 가져 와서 비교 한 다음 논리 출력을 높음 '1'또는 낮음 '0'으로 생성하여 작동합니다.

비 반전 비교기 회로

아날로그 신호를 비교기 + '비 반전'이라고하는 입력과- '반전'이라고하는 입력에 적용함으로써 비교기 회로는 비 반전 입력의 아날로그 입력이 아날로그 입력의 아날로그 입력보다 큰 경우이 두 아날로그 신호를 비교합니다. 반전하면 출력이 논리적 고점으로 스윙하고 오픈 콜렉터 트랜지스터 위의 LM339 등가 회로의 Q8을 켜십시오. 비 반전의 아날로그 입력이 반전 입력의 아날로그 입력보다 작 으면 비교기 출력이 논리적 로우로 스윙합니다.

그러면 Q8 트랜지스터가 꺼집니다. 위의 LM339 등가 회로 그림에서 볼 수 있듯이 LM339는 출력에 오픈 콜렉터 트랜지스터 Q8을 사용하므로 '풀업'저항 이 Q8 트랜지스터가 작동하도록하기 위해 Vcc로 Q8 콜렉터 리드에 연결됩니다. LM339 데이터 시트에 따르면이 Q8 트랜지스터에 흐를 수있는 최대 전류 (출력 싱크 전류)는 약 18mA입니다. V-는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

V- = R2.Vcc / (R1 + R2)

비교기 비 반전 입력은 10K 전위차계에 연결되며, 이는 또한 Vcc에서 시작하는 V + 전압을 0V로 조정할 수있는 전압 분배기 회로를 형성합니다. 첫째, V +가 Vcc와 같을 때 비교기 출력은 V +가 V-보다 크기 때문에 논리적 하이 (Vout = Vcc)로 스윙합니다.

그러면 Q8 트랜지스터가 꺼지고 LED 꺼집니다. 전압 V +가 V- 볼트 이하로 떨어지면 비교기 출력이 논리적 로우 (Vout = GND)로 스윙하고 Q8 트랜지스터가 켜지고 LED가 켜집니다.

“자이로스코프 센서 작동 원리 ”

아날로그 입력을 바꾸면 R1 및 R2 전압 분배기가 비 반전 입력 (V +) 및 전위차계 반전 입력 (V-)에 연결하면 반대 출력 결과를 얻을 수 있습니다.

반전 비교기 회로

다시 말하지만, 전압 분배기 원리를 사용하면 비 반전 입력 (V +)의 전압은 약 V- 볼트이므로 Vcc 볼트에서 반전 입력 전압 (V-)을 시작하면 V +가 V-보다 낮습니다. Q8 트랜지스터를 켜면 비교기 출력이 논리적 로우로 스윙합니다. V- 아래로 조정하면 V +. 그런 다음 비교기 출력의 Q8 트랜지스터 OFF는 이제 V +가 V-보다 크고 LED가 꺼지기 때문에 논리 하이로 스윙합니다.

실제 전자 회로에 비교기 적용

Arduino를 이용한 무선 센서 네트워크 기반 토양의 습도 모니터링 시스템

그만큼 습도 모니터링 시스템 Arduino 프로젝트를 사용하는 무선 센서 네트워크 기반 토양의 토양의 수분 함량에 따라 스위칭 작동 (on / off) 펌프 모터를 제어 할 수있는 자동 관개 시스템을 개발하기 위해 설계되었습니다.

습도 모니터링 시스템

수분 센서는 토양의 수분을 감지하여 Arduino 보드에 적절한 신호를 보냅니다. 비교기는 수분 레벨 신호를 사전 정의 된 기준 신호와 비교합니다. 그런 다음 마이크로 컨트롤러에 신호를 보냅니다. 감지 장치 및 비교기 신호에서 수신 된 신호에 따라 워터 펌프가 작동됩니다. LCD 디스플레이는 토양 수분 함량 및 물 펌프의 상태를 표시하는 데 사용됩니다.

하트 비트 센서 회로

Heartrate Monitor 칩의 시스템 구현

HRM-2511E 하트 비트 센서 4 개의 연산 증폭기가 있습니다. 네 번째 Opamp는 전압 비교기로 사용됩니다. 아날로그 PPG 신호는 양의 입력에 공급되고 음의 입력은 기준 전압 (VR)에 연결됩니다. VR의 크기는 전위차계 P2 (위 그림 참조)를 통해 0과 Vcc 사이에서 설정할 수 있습니다. PPG 맥파가 문턱 전압 VR을 초과 할 때마다 비교기의 출력이 높아집니다. 따라서이 배열은 하트 비트에 동기화되는 출력 디지털 펄스를 제공합니다. 펄스의 폭은 또한 임계 전압 VR에 의해 결정됩니다.

“아날로그를 디지털로 바꾸는 것 ”

화재 경보 회로

그만큼 포토 다이오드 광 트랜지스터 Q1 및 Q2에 의해 감지 된 빛을 방출합니다. 상단 영역은 밀봉되어 있으므로 트랜지스터 Q1의 동작 점은 변경되지 않습니다. 이 작동 점은 비교기의 기준으로 사용됩니다. 연기가 아래쪽 영역에 들어가면 광 트랜지스터 Q2의 작동 지점이 변경되어 기본 (연기 없음) 값 Vin (no_smoke)에서 전압 Vin이 변경됩니다. -트랜지스터는 연기가 영역에 들어가기 때문에 감소하고,베이스 전류는 감소하고 전압 Vin은베이스 (스모크 없음) 값 Vin (no_smoke)에서 증가합니다. 전압 Vin이 Vref를 교차하면 비교기의 출력이 VL에서 VH로 전환되어 알람이 트리거됩니다.

이 기사를 읽음으로써 몇 가지 기본 사항을 익히고 비교기에 대해 작업하기를 바랍니다. 이 기사에 대한 질문이 있거나 마지막 해 전자 및 전기 프로젝트 , 아래 섹션에 자유롭게 의견을 남겨주세요. 여기에 질문이 있습니다. 연산 증폭기가 비교기 회로로 사용되는 임베디드 시스템 애플리케이션을 알고 있습니까?