Kurs elektroniki II - #4 - komparatory napięć

[Komentator]

W tej części kursu zajmiemy się pozornie prostym zadaniem, jakim jest porównanie dwóch napięć. Żeby było trudniej, spróbujemy zrobić to tak, aby odpowiedź dostać w ciągu mikrosekundy! Niezbędny w tym przypadku będzie nowy układ scalony – komparator napięcia. Zajmiemy się też omówieniem pojęcia napięcia różnicowego.

UWAGA, to tylko wstęp! Dalsza część artykułu dostępna jest na blogu.

Przeczytaj całość »

Poniżej znajdują się komentarze powiązane z tym wpisem.

Edytowano Grudzień 11, 2020 przez Gieneq

[hob_bit]

Niezły kawałek wiedzy do przyswojenia na początek. Trzeba będzie wieczorem przysiąć na dłużej i poeksperymentować.

[VVasyl]

W takim razie można usuwać.

Działanie tego układu można tłumaczyć następująco: jeżeli dioda nie świeci, to napięcie na wyjściu jest wysokie. Przez R6 płynie prąd w stronę wejścia nieodwracającego(ok. 2*10^-6 A), przez co jeszcze bardziej podnosi się jego potencjał

Dlaczego?

Wpinam woltomierz tak jak na poniższym rysunku i mierzę napięcie w dwóch skrajnych położeniach potencjometru, a następnie usuwam opornik R6 i powtarzam pomiar. Zgodnie z tym co zostało napisane na końcu artykułu zmierzone napięcie powinno być odpowiednio wyższe i niższe w czasie pierwszego pomiaru w porównaniu z pomiarem bez opornika R6 a są dokładnie takie same.

[Chumanista]

Część 10^-6 powinna powiedzieć Ci dlaczego.

[Treker (Damian Szymański)]

VVasyl, dokładnie tak jak mówi Chumanista, zwróć uwagę na podaną wartość prądu, jaka tam się pojawia.

[VVasyl]

Prąd jest jak już pisałem minimalny. Więc w jaki sposób wpływa on na napięcie różnicowe? Szczególnie, że zmierzone napięcie z opornikiem R6 i bez niego jest takie same.

[grg0]

VVasyl, jaki masz miernik?

[marek1707]

Skoro prąd w R6 jest "minimalny", to w sposób minimalny wpływa na napięcie na wejściu (+), to chyba jasne. Jeśli dzielnik R1/R2/P1 "trzyma" napięcie na ślizgaczu potencjometru poprzez przepływ prądu 6V/(10k+10k+5k)=240uA a z opornika R6 dopływa lub odpływa prąd 3uA to sam widzisz, że zmiany napięcia nie będą powalające. To, że nie możesz ich zmierzyć nie oznacza jednak, że różnic nie ma. Gdybyś dysponował potencjometrem wieloobrotowym i miernikiem pokazującym pojedyncze mV, to kręcąc bardzo powoli gałką odkryłbyś różnicę w progach przełączania na poziomie kilkunastu mV. Jeżeli to Cię nie przekonuje, zmień R6 na powiedzmy 100k albo nawet 51k. Wtedy różnice będą ewidentne i to mam nadzieję Cię przekona. Komparatorowi aż tak szeroka histereza zwykle nie jest potrzebna i te kilkanaście mV uzyskane za pomocą opornika 1M wystarcza, ale są układy w których się takiej używa. Wszystko zależy od zastosowania.

[VVasyl]

Jeżeli to Cię nie przekonuje, zmień R6 na powiedzmy 100k albo nawet 51k

Zmieniłem rezystory i efekt jest wyraźny (szeroka histereza). Już nie mam żadnych wątpliwości, dzięki za pomoc.

[r_bot]

Na to czekałem z niecierpliwością.

Co jeśli chciałbym mieć większą histerezę? Należy zmniejszyć wartość R6?

[Treker (Damian Szymański)]

r_bot, pobaw się rezystorami - w praktyce wyłapiesz to wcześniej samemu i zapamiętasz na dłużej

[r_bot]

Pytanie tylko, czy jak dam za mały rezystor nie uszkodzę układu?

[zdradus]

Trochę jest namieszane czy mi się wydaje?

Na początku przedstawiania komparatora jest informacja, że jest stan wysoki jak napięcie dla wejścia nieodwracającego jest wyższe, a przy opisie układu różnicowego jest na odwrót i przy opisie działania układu LM311 (dioda świeci, gdy potencjał na wejściu odwracającym jest wyższy).

[Treker (Damian Szymański)]

zdradus, na wstępie przepraszam za późną odpowiedź, ale temat mi umknął. Sprawdziłem na szybko teraz sprawę i wydaje mi się, że wszystko jest dobrze. Jednak możliwe, że popełniłem błąd - jeśli nadal masz problem ze zrozumieniem układu, to opisz dokładniej Twoje rozumowanie.

Zwróć uwagę, że w przykładzie dioda świecąca (LED) jest podłączona katodą do wyjścia komparatora. W związku z tym świeci, gdy na wyjściu jest logiczne 0.

[zdradus]

Treker, dzięki! Rzeczywiście nie przyjrzałem się dokładnie tej diodzie , czyli opis zgadza się z początkowym przedstawieniem komparatora. Jednak przy przedstawieniu prostego komparatora jest takie zdanie:

Dominuje tutaj potencjał wejścia nieodwracającego, który blokuje otworzenie się tranzystora T2. T3 również jest zatkany i przez wyjście nie płynie prąd

Czyli rozumiem z tego, że przedstawiony prosty komparator (na tych trzech tranzystorach) działa na odwrót. Należałoby chyba tam zamienić miejscami wejście nieodwracające z odwracającym tak, że nieodwracające byłoby przy T1, a odwracające przy T2.

Możliwe, że właśnie tak wyglądał jeden z pierwszych komparatorów i nie potrzebnie szukam dziury w całym, jednak to mi trochę zamotało . Jeżeli się mylę to prosiłbym o dodatkowe wyjaśnienie.