비교기 회로 및 작동 동작으로서의 연산 증폭기

일반적으로 비교기는 전기 비교기, 전자 비교기, 기계 비교기, 광학 비교기, 시그마 비교기, 공압 비교기, 디지털 비교기 등 다양한 유형으로 분류됩니다. 이러한 비교기 회로는 일반적으로 전기 및 전자 프로젝트 . 이 기사에서는 연산 증폭기를 비교기 회로로 사용하는 방법과 연산 증폭기의 작동 동작을 비교기 회로로 사용하는 방법에 대해 설명합니다. 그러나 주로 연산 증폭기와 비교기 회로가 무엇인지 알아야합니다.

연산 증폭기

연산 증폭기

두 개의 입력 단자로 구성된 고 이득 DC 결합 전자 전압 증폭기가 그림에 나와 있습니다. 차동 입력은 연산 증폭기의 두 입력 단자 (반전 입력 단자 및 비 반전 입력 단자)에 공급되며 Vout 단자에서 단일 출력 전위를 생성합니다. 따라서 두 개의 입력 단자에 공급되는 전위차는 증폭 된 출력을 생성하기 위해 증폭됩니다. 이 증폭 된 출력은 입력 신호 간의 차이가 수십만 배에 달합니다.

증폭기의 출력은 다음과 같이 주어질 수 있습니다.

Vout = AOL (V +-V-)

어디,

• AOL은 증폭기의 개방 루프 이득입니다.
• V +는 증폭기의 비 반전 입력입니다.
• V-는 증폭기의 반전 입력입니다.

여러 가지가 있지만 연산 증폭기의 유형 , 741 연산 증폭기는 여러 전자 회로에서 비교기 회로로 자주 사용됩니다.

비교기 회로

두 개의 입력 단자로 구성된 장치로, 기준 입력 신호가 한 단자에 공급되고 신호의 실제 값이 다른 단자에 공급됩니다. 그러면 두 입력 단자에 공급되는 두 입력 신호의 차이에 따라 출력 단자에서 출력 신호가 생성됩니다. 이 생성 된 출력 신호는 0 (낮음) 또는 1 (높음)입니다.

전기 및 전자 용어에서 두 개의 아날로그 입력 단자에 공급되는 두 개의 전압 신호 또는 전류 신호를 비교하는 데 사용되는 장치는 더 큰 입력 신호를 나타 내기 위해 하나의 이진 디지털 출력 신호를 생성합니다. 비교기 회로 .

비교기 회로

위의 비교기 회로에서 두 개의 아날로그 입력 단자는 V + (Vin) 및 V- (Vref)로 표시됩니다. 디지털 출력은 출력 단자 V0 (Vout)에서 생성됩니다. 비교기 회로의 출력 신호는 다음과 같습니다.

V +> V- (Vin이 Vref보다 큼)이면 V0 = 1이고
V + 인 경우

일반적으로 비교기는 이완 발진기, 아날로그-디지털 변환기 (ADC)와 같은 장치 및 아날로그 신호를 측정하는 데 사용되는 장치에 사용됩니다. 비교기는 고 이득 차동 증폭기로 구성되며 연산 증폭기를 비교기 회로로 사용할 수 있습니다.

비교기로서의 연산 증폭기

741 연산 증폭기는 많은 전자 회로에서 비교기 회로로 사용할 수있는 기본 연산 증폭기입니다. 예를 들어, 우리가 온도 제어 스위치 그런 다음 온도에 따라 스위칭 작동이 수행됩니다. 실제 온도 값이 미리 설정된 기준 온도 값을 초과하면 이에 따라 온도 센서에 의해 출력 전압 (낮음 또는 높음)이 생성됩니다.

기본 비교기 배열을 고려하면 노이즈로 인해 고주파 전압 변동이 발생합니다. 특히 비교기 회로로 설계된 연산 증폭기의 경우이 문제를 고려해야합니다. 이 노이즈는 입력 전압 신호와 기준 전압 신호가 서로 가까울 때 발생합니다.

비교기 회로로서의 연산 증폭기

고주파 전압 변동은 잡음의 무작위 특성으로 인해 발생하며, 이로 인해 입력 신호 전압이 기준 전압보다 크거나 작아집니다. 따라서 출력 신호는 최대 전압 레벨과 최소 전압 레벨 사이에서 진동합니다. 이 문제는 히스테리시스 . 포지티브 피드백을 사용하여 연산 증폭기 비교기 회로에 히스테리시스를 적용하여 슈미트 트리거 회로 배열에서 히스테리시스 갭을 조정할 수 있습니다. 그림은 히스테리시스가있는 비교기 회로로서 연산 증폭기를 보여줍니다.

비교기 회로 작동 동작으로서의 연산 증폭기

일반적으로 연산 증폭기의 출력은 공급 전위와 거의 동일한 극한 전압으로 양수 및 음수로 변동합니다. 만약 앰프에서 741 +/- 18V에 연결된 경우 최대 출력 전압은 +/- 15V로 제공됩니다. 이는 연산 증폭기 (10,000 ~ 1 백만)의 매우 높은 개방 루프 이득 때문입니다. 따라서 입력에 의해 +/- 150 마이크로 볼트의 전압 차이가 발생하면 약 백만 배 정도 증폭되고 출력이 포화 상태가됩니다. 따라서 출력은 최대 또는 최소 값으로 유지됩니다.

연산 증폭기로서 비교기 회로도 작동 작동

계측기에서 연산 증폭기를 비교기로 사용하는 동안 개방 루프를 사용하여 두 전압을 비교할 수 있습니다. 따라서 입력 전압 값과 기준 전압 값의 차이에 따라 출력 Vout은 최대 상한 값 또는 최소 하한 값과 동일합니다 (입력 전압 값은 마이크로 기준 전압 값보다 크거나 작습니다. 볼트).

기준 전압은 연산 증폭기의 비 반전 입력 단자에 공급되고 가변 전압은 연산 증폭기의 반전 입력 단자에 공급됩니다. 그림에 표시된 연산 증폭기 비교기 회로 다이어그램을 고려하십시오. 핀 2에 공급되는 전압이 핀 3에 공급되는 기준 전압보다 크면 출력 전압이 낮아지고 –Vs보다 약간 더 커집니다. 핀 2에 공급되는 전압이 핀 3에 공급되는 기준 전압보다 낮 으면 출력 전압이 높아지고 + Vs보다 약간 낮아집니다.

비교기 작동 전용 연산 증폭기가 많이 있으며, 이러한 연산 증폭기 비교기 회로는 고속 비교에 사용됩니다. 이러한 연산 증폭기 비교기 회로의 출력 상태는 1 마이크로 초 미만으로 변경됩니다. 그러나 이러한 고속 비교 연산 증폭기 비교기 회로는 비교 속도에 따라 더 많은 전력을 소비합니다. 비교 속도와 전력 소비량에 따라 이러한 비교기는 여러 유형으로 분류됩니다. 특정 연산 증폭기 비교기는 필요한 속도 및 / 또는 필요한 속도에 따라 특정 애플리케이션에 사용할 수 있습니다. 전력 소비 .

실용적인 Electroncis 회로에서 비교기로 연산 증폭기 적용

무선 센서 네트워크 기반 토양의 온습도 모니터링 시스템 Arduino 프로젝트 토양 수분 함량을 감지하여 펌프 모터의 스위칭 작동 (켜기 및 끄기)을 제어하는 ​​자동 관개 시스템을 개발하기 위해 설계되었습니다.

Edgefxkits.com의 Arduino를 사용한 무선 센서 네트워크 기반 토양의 온도 습도 모니터링 시스템

감지 배열은 토양의 수분을 감지하고 적절한 신호가 Arduino 보드에 제공됩니다. 이는 감지 장치와 마이크로 컨트롤러 사이의 인터페이스 역할을하는 비교기 회로로 연산 증폭기를 사용하여 달성됩니다. 감지 장치에서 수신 된 신호에 따라 워터 펌프가 작동됩니다. LCD 디스플레이는 토양 수분 함량 및 물 펌프의 상태를 표시하는 데 사용됩니다.

또한 아래 댓글 섹션에 게시 된 질문을 기반으로 기술 지원을 제공 할 수 있습니다. 무료 eBook을 다운로드하여 전자 프로젝트 설계 스스로.

연산 증폭기가 비교기 회로로 사용되는 임베디드 시스템 애플리케이션을 알고 있습니까?