Komparator - uređaj za usporedbu svih vrijednosti (od usporedbe - "usporedi"). Operativno pojačalo s velikim faktorom množenja. Ima ulaze: izravne i inverzne. Ako je potrebno, referentni se signal može povezati s bilo kojim od njih.

Kako radi usporednik?

Jedan od ulaza je konstantan signal, koji se naziva referenca. Koristi se kao uzorak za usporedbu. Primljen je drugi ton. Izlaz je tranzistor koji mijenja svoje stanje ovisno o uvjetima:

Napon izravnog ulaza je veći od inverznog - tranzistor je otvoren.

Napon inverznog ulaza iznad linije je zatvoren.

Prema tome, izlazni napon se mijenja s skokom od minimuma do maksimuma ili obrnuto. Napon izlaznog stupnja odgovara ulaznim razinama većine digitalnih krugova. To je potrebno u slučajevima gdje je usporednik oblikovatelj impulsa koji kontrolira rad logičkih elemenata.

Korištenje komparatora

Koristi se u mjernim krugovima za električne signale i analogno-digitalne pretvarače. U logičkim lancima, elementi "ili" i "ne" također su komparatori. Prema tome, upotreba ove komponente nije ograničena na specifične primjere, budući da se koristi svugdje. Važno je napomenuti da se usporednik može napraviti od bilo kojeg operacijskog pojačala, ali ne i obrnuto. Dobitak komparatora je dovoljanvisoka. Prema tome, njegovi ulazi su vrlo osjetljivi na razlike napona između njih. Razlika u nekoliko milivolta značajno mijenja izlazni napon.


Dakle, usporednik omogućuje promatranje minimalnih fluktuacija razina ulaznih napona. To ga čini nezamjenjivim elementom usporednih krugova i mjernih instrumenata velike preciznosti:

indikatori razine ulaznog signala;

detektori metala;

mikro i milivolmetri;

detektori elektromagnetskog zračenja;

laboratorijski senzori;

komparatori mase;

analizatori plina.

Princip analognog usporednika

Analogni usporednik uspoređuje kontinualne signale - ulazni mjerni i ulazni referentni signal. Način rada uređaja prikazan je na donjem grafikonu. Uz laganu promjenu ulaznog signala dolazi do višestrukog prebacivanja komparatora tijekom malog vremenskog razdoblja. Takav fenomen naziva se "elektronskim driblingom". Njegova prisutnost značajno smanjuje učinkovitost usporedbe. Budući da se često ponavljajuća izlazna stanja mijenjaju, unesite tranzistor u stanje zasićenja. Kako bi se smanjio učinak "elektroničkog džiggera", PIC se uvodi u shemu - pozitivna povratna sprega. Pruža histerezu - mala razlika između razine uključivanja i isključivanja. Neki komparatori imaju ugrađeni C koji smanjuje broj dodatnih konstrukcijskih elemenata. Primjerice, s neznatnim gubitkom osjetljivosti, oni traže stabilan rad komparatora.

Značajke digitalnog komparatora

Digitalnikomparator je jednobitni analogno-digitalni pretvarač. Izlazni napon predstavlja logički "0" ili "1". Na ulaz može se unositi analogni ili digitalni signal. Uređaj se koristi kao oblikovatelj impulsa za kombiniranje krugova senzora i uređaja za prikaz. Može se koristiti za analizu spektra zvučnog ili svjetlosnog signala. Komparator je također logičan "ili" i "ne" element koji se koristi u računalstvu.
Teoretski, s malom varijacijom u razini ulaznog signala, može doći do stanja nesigurnosti izlaza. U praksi se ne javlja jednakost mjernog i referentnog napona. Budući da komparator ima ograničenu dobit ili pozitivne povratne informacije. Tipičan primjer je Schmittov okidač (TS). Ne podudara se s razinama uključenosti i isključenosti koje određuje Vijeće za provedbu mira. To vam omogućuje da zanemarite diskretnu prepreku pri radu s komparatorom.

Comparator-chip

Industrija proizvodi komparatore u obliku integriranih krugova. Njihova upotreba omogućuje stvaranje kompaktnih uređaja s minimalnim zglobnim elementima. Također, prednost malih dijelova u neznatnoj duljini spojnih vodiča. U uvjetima povišenog elektromagnetskog zračenja, to su prijemne antene za sve vrste električnih smetnji.

Komparator na operativnom pojačalu

Komparatori imaju znatnu sličnost s operativnim pojačalima:

dobitak;

ulazna impedancija;

vrijednost ulaznih struja;

stanje zasićenja. Osjetljivost, u drugim aspektima, je specifičan parametar. Ona određuje točnost usporedbe. Karakterizirana je minimalnom razlikom signala u kojem se odvija rad komparatora. Njegova vrijednost u integriranim krugovima ima stotine mikrovolti. To je nešto lošije od usporednika na operacijskim pojačalima. Vrijeme prebacivanja karakterizira performanse komparatora. Određuje se minimalnim vremenom promjene izlaznog signala: od trenutka usporedbe do trenutka rada. Ovisi o razlici u ulaznim signalima. Vrijednosti vremena prebacivanja su desetine i stotine nanosekundi.

Kako napraviti usporednik vlastitim rukama?

Tko zna čitati principijelne dijagrame i lemiti, lako sastaviti najjednostavnije usporednike za upotrebu u svakodnevnom životu. Opseg je vrlo širok. Na njima je moguće izgraditi mnogo građevina uz minimalne troškove. Najjednostavniji komparator je operativno pojačalo bez pozitivne povratne sprege. LM339 serija OU se koristi kao osnova za usporednik. Crveni i zeleni indikatori su uvedeni za kontrolu i vizualizaciju rada kruga. Pri priključivanju napajanja na daljinski upravljač treba zasvijetliti jedna od LED dioda, a koja od njih - nije bitna. To je određeno mnoštvom čimbenika: ciljanje mreže na krug, posebice šaržni i OA parametri. Čak i ako uzmete nekoliko identičnih čipova, pojavit će se različiti rezultati.

Ako je ulazni signal blizu "0" - zelena će svijetliti, a ako je blizu napona napajanja, onda će crvenaLED. Tada možete pokušati promijeniti logičko stanje komparatora primjenom jednog od ulaza na napon jednak, na primjer, pola napona napajanja OA. Izlazni signal ne ovisi o apsolutnoj vrijednosti napona na prednjim i obrnutim ulazima. Ali samo na razliku napona. Ovi eksperimenti pokazuju rad komparatora bez PIC-a. Takav usporednik može se koristiti tamo gdje nema potrebe za posebnim preciznim mjerenjima. Takvi uređaji su kućni termostati, punjači za akumulatore, uređaji za odsumporavanje (oporavak) auto-akumulatora, fotorelay.

Primjer praktične uporabe komparatora

U načelu je prikazan svjetlosni senzor.

Referentni napon daje otpornici RV1 i R2. U tom slučaju, RV1 služi kao konstruktor kontrole osjetljivosti. Zaslon je izveden na LED D1. Senzor je element LDR1 koji mijenja otpor oscilacija ovisno o osvjetljenju. Zapravo, komparator je predstavljen operacijskim pojačalom LM324. Ovaj jednostavan uređaj pokazuje kako komparator radi u praksi.

Komparatori mase: pojam

Komparator mase je uređaj namijenjen za određivanje razlike između masenih vrijednosti mase za kontrolu standarda mase i težine, kao i za precizno vaganje. Najtočniji maseni komparatori mogu izvagati svaki uzorak i usporediti ga s drugim sličnim. To se događa na razini atoma. Potreba za takvim uređajima nastaje zbog nesavršenosti referentnih uzoraka mjera težine i volumena tekućine.

Primjeri i upotreba uređajaPonderiranje

Ruski standard mase je platinski cilindar. To je kopirano iz francuskog uzorka prije 125 godina. Proteklih godina, standard izgubio u obliku oksida od oko 40 mikrograma od izvorne težine. Prema tome, njegova je upotreba za potrebe industrije, s visokom preciznošću mjerenja mase, sada teška.

Razvijen je novi standard mase. Znanstvenici su odredili silicijsku kuglu s parom atoma. Sada je to najtočnija verzija standardnog kilograma. Njegove osobine prihvaća međunarodna zajednica za uporabu. Izrađeni uzorak zahtijeva više kopija. Budući da suvremeni trendovi u znanosti, osobito farmakologija, bioinženjering, računalna elektronika, razvoj nanotehnologije zahtijevaju precizna mjerenja. Za takve grane znanosti i tehnologije kritične stotine mikrograma. Taj problem treba riješiti pomoću komparatora atomske mase - uređaj može odrediti razliku u nekoliko čestica. Atomski usporednik koristi referentni signal dobiven od visokopreciznog kvarcnog oscilatora za mjerenja. Izmjereni napon se uzima iz kvantnog diskriminatora koji određuje stabilnost linije najmanjih čestica. Njegove promjene uzrokovane su nepodudarnošću broja atoma uzorka. Stoga je sada najprecizniji mjerni uređaj. Postoje i manje precizni komparatori mase. Njihov je trošak mnogo niži od atomskih, ali za njih svi rade u industriji, trgovini, standardizaciji.