Op-amp comparators ໃຫ້ວິທີງ່າຍໆໃນການສົມທຽບ voltages ແລະ ປ່ຽນສັນຍານ analog ໃຫ້ເປັນຜົນຜະລິດສູງຫຼືຕໍ່າທີ່ແຈ່ມແຈ້ງ. ມັນຖືກໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຫມວດທີ່ອີງໃສ່ຂອບເຂດ, ແຕ່ການດໍາເນີນງານທີ່ໄວ້ໃຈໄດ້ຂຶ້ນຢູ່ກັບການເຂົ້າໃຈພຶດຕິກໍາແລະຂີດຈໍາກັດຂອງມັນ. ບົດຄວາມນີ້ອະທິບາຍເຖິງວິທີທີ່ມັນເຮັດວຽກ, ວິທີຕັ້ງຄ່າ ແລະ ເມື່ອໃດທີ່ໃຊ້ໄດ້.
ຄ1. ພາບລວມຂອງເຄື່ອງປຽບທຽບ
ຄ2. ວິທີ ທີ່ Op-Amp ທໍາ ງານ ເປັນ ເຄື່ອງ ປຽບທຽບ
ຄ3. ການຕັ້ງຄ່າປຽບທຽບ ແລະ ການອອກແບບຂອບເຂດ
ຄ4. ການໃຊ້ Hysteresis ສໍາລັບ Stable Switching
ຄ5. Op-Amp vs Dedicated Comparator ປຽບທຽບ
ຄ6. ໂປຣເເກຣມ Op-Amp Comparator
ຄ7. ສະຫລຸບ
ຄ8. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ພາບລວມຂອງຜູ້ປຽບທຽບ
ເຄື່ອງປຽບທຽບແມ່ນຫມວດທີ່ສົມທຽບแรงดันอินพุตສອງຢ່າງແລະປ່ຽນສະພາບຜົນອອກໂດຍອີງໃສ່ວ່າອັນໃດສູງກວ່າ. ມັນປ່ຽນລະດັບ analog ໃຫ້ເປັນການຕັດສິນໃຈໃນຂອບເຂດທີ່ງ່າຍໆໂດຍການກໍານົດວ່າສັນຍານສູງກວ່າຫຼືຕ່ໍາກວ່າຂໍ້ອ້າງອີງທີ່ກໍານົດໄວ້.
ຫນ້າທີ່ນີ້ໃຊ້ທົ່ວໄປໃນການກວດສອບຂອບເຂດ. ຍົກຕົວຢ່າງ, voltage ຂອງ sensor ສາມາດປຽບທຽບກັບລະດັບອ້າງອີງເພື່ອກະຕຸ້ນການກະທໍາເມື່ອເຖິງເງື່ອນໄຂ. ໃນກໍລະນີດັ່ງກ່າວ, hysteresis ມັກຈະຖືກຕື່ມໃສ່ເພື່ອປ້ອງກັນການປ່ຽນແປງທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງເຊິ່ງເກີດຈາກການປ່ຽນແປງເລັກໆນ້ອຍໆ.
ວິທີທີ່ Op-Amp ເຮັດວຽກເປັນເຄື່ອງປຽບທຽບ
ເຄື່ອງ ຂະ ຫຍາຍ ການ ດໍາ ເນີນ ງານ (op-amp) ສາ ມາດ ທໍາ ງານ ເປັນ ເຄື່ອງ ປຽບ ທຽບ ເມື່ອ ໃຊ້ ໂດຍ ບໍ່ ມີ ການ ຕອບ ຮັບ. ໃນ mode ນີ້, ມັນ ຈະ ຂະ ຫຍາຍ ຄວາມ ແຕກ ຕ່າງ ຂອງ voltage ລະ ຫວ່າງ input ຂອງ ມັນ ຈົນ ກວ່າ output ເຖິງ ຂອບ ເຂດ ຫນຶ່ງ ຂອງ ມັນ.
ຖ້າinput non-inverting (+) ສູງກວ່າ inverting input (-), ຜົນອອກຈະສູງ. ຖ້າສິ່ງທີ່ກົງກັນຂ້າມເກີດຂຶ້ນ, ຜົນຜະລິດຈະຕໍ່າ. ບໍ່ຄືກັບການດໍາເນີນງານ linear op-amp ຖືກຂັບໄລ່ເຂົ້າໄປໃນຄວາມอิ่มตัว ເຮັດໃຫ້ເກີດຜົນສູງຫຼືຕໍ່າທີ່ຊັດເຈນແທນທີ່ຈະເປັນສັນຍານທີ່ສົມທຽບ. ຜົນຜະລິດຈະເຄື່ອນຍ້າຍໄປຫາທາງລົດໄຟ, ເຖິງແມ່ນວ່າມັນອາດຈະບໍ່ໄປເຖິງມັນເວັ້ນເສຍແຕ່ op-amp ຈະເປັນທາງລົດໄຟ.
ເພື່ອ ໃຫ້ ແນ່ ໃຈ ວ່າ ການ ດໍາ ເນີນ ງານ ທີ່ ຖືກຕ້ອງ, voltage input ຕ້ອງ ຢູ່ ໃນ ຂອບ ເຂດ ຂອງ op-amp, ເຖິງ ແມ່ນ ວ່າ ຈະ ໃຊ້ ອຸປະກອນ ດຽວ. ເມື່ອເຂົ້າໃຈການດໍາເນີນການພື້ນຖານແລ້ວ, ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປແມ່ນການກໍານົດວິທີທີ່ຜູ້ປຽບທຽບຖືກເຊື່ອມຕໍ່ແລະບ່ອນທີ່ມັນປ່ຽນ.
ການຕັ້ງຄ່າປຽບທຽບ ແລະ ການອອກແບບຂອບເຂດ
ເຄື່ອງປຽບທຽບ op-amp ສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ໄດ້ໃນສອງວິທີທໍາມະດາ: non-inverting ຫຼື inverting.
ເຄື່ອງປຽບທຽບທີ່ບໍ່ກົງກັນຂ້າມ
• ສັນຍານເຂົ້າ → terminal non-inverting (+)
• ອ້າງອີງ → inverting (-) terminal
• ຜົນອອກສູງເມື່ອຂໍ້ມູນເກີນກວ່າຂໍ້ອ້າງອີງ
Inverting Comparator
• ສັນຍານ input → inverting (-) terminal
• Reference → non-inverting (+) terminal
• ຜົນອອກຕໍ່າເມື່ອຂໍ້ມູນເກີນກວ່າຂໍ້ອ້າງອີງ
แรงดันອ້າງອີງກໍານົດຈຸດປ່ຽນ. ມັນສາມາດເຮັດໄດ້ດ້ວຍເຄື່ອງແບ່ງຕົວຕ້ານທານໃນຫມວດທີ່ງ່າຍໆ, ຫຼືດ້ວຍຊີນຫຼືອ້າງອີງທີ່ຖືກຕ້ອງເມື່ອຕ້ອງການຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ດີກວ່າ. ຖ້າການອ້າງອີງບໍ່ຫມັ້ນຄົງ, ສຽງດັງຫຼືການເຄື່ອນເຫນັງໃກ້ກັບຂອບເຂດອາດເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງທີ່ຜິດ.
ການ ໃຊ້ Hysteresis ສໍາລັບ ການ ປ່ຽນ ແປງ ທີ່ ຫມັ້ນຄົງ
Hysteresis ເຮັດ ໃຫ້ ເຄື່ອງ ປຽບທຽບ ມີ ຄວາມ ຫມັ້ນຄົງ ຫລາຍ ຂຶ້ນ ໂດຍ ການ ສ້າງ ສອງ ຂອບ ເຂດ ປ່ຽນ ແທນ ທີ່ ຈະ ເປັນ ຫນຶ່ງ ຜ່ານ ການ ຕອບ ຮັບ ໃນ ທາງ ບວກ. ຂອບເຂດເທິງກໍານົດຈຸດທີ່ຜົນອອກສູງ ແລະຂອບເຂດລຸ່ມກໍານົດຈຸດທີ່ຜົນອອກຕໍ່າ. ການ ກະ ຕຸ້ນ Schmitt ນີ້ ຊ່ວຍ ປ້ອງ ກັນ ການ ປ່ຽນ ແປງ ທີ່ ຜິດ ເມື່ອ input ມີ ສຽງ ດັງ ຫລື ປ່ຽນ ແປງ ຢ່າງ ຊ້າໆ.
ໃນ non-inverting comparator, hysteresis ສາມາດເພີ່ມເຕີມໄດ້ໂດຍການເຊື່ອມຕໍ່ resistor ຈາກຜົນອອກກັບຄືນໄປຫາ inputທີ່ບໍ່ inverting. ການຕອບສະຫນອງນີ້ປ່ຽນມາດຕະຖານການປ່ຽນແປງທີ່ມີປະສິດທິພາບຂຶ້ນກັບສະພາບຜົນອອກໃນປະຈຸບັນ. ເມື່ອຜົນຜະລິດສູງ, ຂອບເຂດຈະເຄື່ອນເຫນັງຂຶ້ນຫນ້ອຍຫນຶ່ງ. ເມື່ອຜົນຜະລິດຕໍ່າ, ມັນຈະເຄື່ອນເຫນັງລົງຫນ້ອຍຫນຶ່ງ. ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງສອງຂອບເຂດນີ້ເອີ້ນວ່າຄວາມກວ້າງຂອງ hysteresis.
Feedback resistor ຄວບຄຸມວ່າ hysteresis ເພີ່ມຂຶ້ນຫຼາຍສໍ່າໃດ. resistor ທີ່ໃຫຍ່ກວ່າຈະໃຫ້ hysteresis ທີ່ແຄບກວ່າ, ໃນຂະນະທີ່ resistor ທີ່ນ້ອຍກວ່າຈະໃຫ້ hysteresis ທີ່ກວ້າງຂວາງ. ຄວນເລືອກຄ່າຢ່າງລະມັດລະວັງ ເພາະວ່າ hysteresis ຫນ້ອຍເກີນໄປອາດບໍ່ຢັບຢັ້ງສຽງດັງ, ໃນຂະນະທີ່ຫຼາຍເກີນໄປສາມາດລົດຄວາມຮູ້ສຶກຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງສັນຍານທີ່ແທ້ຈິງ. Hysteresis ມີ ປະ ໂຫຍດ ໂດຍ ສະ ເພາະ ໃນ ຫມວດ sensor ແລະ ໂປຣເເກຣມ input ທີ່ ປ່ຽນ ແປງ ຊ້າໆ ຊຶ່ງ ຕ້ອງການ ການ ປ່ຽນ ແປງ ທີ່ ສະອາດ.
Op-Amp vs Dedicated Comparator ປຽບທຽບ
| ແງ່ມຸມ | Op-Amp ໃຊ້ເປັນເຄື່ອງປຽບທຽບ | ເຄື່ອງປຽບທຽບທີ່ອຸທິດຕົນ |
|---|---|---|
| ຄວາມໄວຂອງການປ່ຽນແປງ | ຊ້າລົງເນື່ອງຈາກອັດຕາການຂ້າທີ່ຈໍາກັດ ແລະ ຄ່າຊົດເຊີຍພາຍໃນ | ໄວ ຂຶ້ນ ແລະ ຖືກ ອອກ ແບບ ສໍາ ລັບ ການ ປ່ຽນ ແປງ |
| ປະຕິກິລິຍາຜົນອອກ | ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກການຊັກຊ້າໃນການຂະຫຍາຍພັນ | ຕອບສະຫນອງຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂໍ້ມູນໄດ້ໄວຂຶ້ນ |
| ການໃຊ້ໄຟຟ້າ | ສາມາດສູງກວ່າເມື່ອຖືກຂັບໄລ່ເຂົ້າສູ່ຄວາມอิ่มตัว | ຕາມປົກກະຕິແລ້ວ, ເຫມາະສົມກວ່າສໍາລັບປະສິດທິພາບການປ່ຽນແປງ |
| ຂອບເຂດຂໍ້ມູນ | ຈໍາກັດໂດຍຂໍ້ຈໍາກັດການນໍາເຂົ້າແບບ common-mode | ຕາມປົກກະຕິແລ້ວຖືກອອກແບບມາສໍາລັບການດໍາເນີນການinput ຂອງເຄື່ອງປຽບທຽບ |
| ລະດັບຜົນຜະລິດ | ອາດຈະບໍ່ບັນລຸລະດັບທາງລົດໄຟທີ່ເຫມາະສົມຖ້າບໍ່ມີຄວາມສາມາດທາງລົດໄຟຕໍ່ທາງລົດໄຟ | ໃຫ້ຜົນຜະລິດແບບ digital ທີ່ສະອາດກວ່າ |
| ການຈັດການກັບສັນຍານ | ສາມາດຊ້າຫຼືບໍ່ຖືກຕ້ອງດ້ວຍສັນຍານທີ່ປ່ຽນແປງໄວ | ດີກວ່າສໍາລັບສັນຍານທີ່ວ່ອງໄວ ແລະ ເລື້ອຍໆ |
| ປະເພດຜົນຜະລິດ | ມາດຕະຖານ op-amp output stage | ຫຼາຍຄັ້ງລວມເອົາຜົນຜະລິດທີ່ເປີດ ຫຼື open-collector |
| ກໍລະນີການນໍາໃຊ້ທີ່ດີທີ່ສຸດ | ໂປຣແກຣມທີ່ງ່າຍໆ ແລະ ຄວາມໄວຕໍ່າ | ໂປຣເເກຣມທີ່ໄວ, ເລື້ອຍໆ ຫຼື ຈໍາເປັນຕໍ່ເວລາ |
ໂປຣເເກຣມ Op-Amp Comparator
Op-amp comparators ຖືກໃຊ້ໃນຫມວດທີ່ຕ້ອງການການຕັດສິນໃຈແບບງ່າຍໆໂດຍອີງໃສ່ voltage, ເຊັ່ນ:
ການກວດສອບ
• ການຄວບຄຸມຂອບເຂດອຸນຫະພູມ - ປ່ຽນເຄື່ອງຮ້ອນ, พัดลม ຫຼື ສັນຍານເມື່ອแรงดันຂອງ sensor ຜ່ານລະດັບທີ່ກໍານົດໄວ້
• ຫມວດສັງເກດແສງສະຫວ່າງ - ສັງເກດເບິ່ງເມື່ອແສງສະຫວ່າງອ້ອມຂ້າງສູງກວ່າຫຼືຕ່ໍາກວ່າຂອບເຂດທີ່ເລືອກໄວ້
ການປົກປ້ອງ
• Battery voltage monitoring - ບົ່ງບອກເມື່ອแรงดันຂອງຫມໍ້ຕ່ໍາເກີນໄປ ຫຼື ເຖິງລະດັບການชาร์จທີ່ຈໍາເປັນ
• ການປົກປ້ອງ overvoltage ຫຼື undervoltage - ກໍ່ໃຫ້ເກີດການປິດ, ເຕືອນ, ຫຼືແຍກຕົວເມື່ອแรงดันຂອງອຸປະກອນເຄື່ອນຍ້າຍອອກໄປນອກຂອບເຂດທີ່ປອດໄພ
ພຶດຕິກໍາຂອງສັນຍານ
• Zero-crossing detection - ລະບຸເວລາທີ່ AC ຫຼື ການປ່ຽນແປງຂອງຄື້ນຂ້າມ 0 V ເພື່ອຈຸດປະສົງໃນການໃຊ້ເວລາ ຫຼື synchronization
• ການກວດສອບລະດັບໃນສັນຍານ analog - ປ່ຽນຂໍ້ມູນທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃຫ້ເປັນຜົນອອກທີ່ແຈ່ມແຈ້ງ ON / OFF ສໍາລັບການຄວບຄຸມ logic
ໃນແຕ່ລະກໍລະນີ ສັນຍານທີ່ປ່ຽນແປງຈະຖືກປ່ຽນເປັນສະພາບອອກທີ່ແຈ່ມແຈ້ງເຊິ່ງສາມາດໃຊ້ໄດ້ໂດຍສ່ວນອື່ນໆຂອງຫມວດ.
ການສະຫລຸບ
op-amp ສາມາດເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນຕົວປຽບທຽບສໍາລັບຫມວດທີ່ຕ້ອງການການກວດສອບຂອບເຂດຂອງแรงดันທີ່ງ່າຍໆ. ການດໍາເນີນງານທີ່ໄວ້ວາງໃຈໄດ້ແມ່ນຂຶ້ນຢູ່ກັບການຕັ້ງຄ່າທີ່ເຫມາະສົມ, ການອ້າງອີງທີ່ຫມັ້ນຄົງ ແລະ ການໃຊ້ hysteresis ເພື່ອປ້ອງກັນການປ່ຽນແປງທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງ. ເຖິງ ຢ່າງ ໃດ ກໍ ຕາມ, ຕ້ອງ ພິຈາລະນາ ຂໍ້ ຈໍາກັດ ໃນ ຄວາມ ໄວ, ຂອບ ເຂດ input ແລະ ພຶດຕິ ກໍາ ຂອງ output. ສໍາລັບການຕອບສະຫນອງທີ່ໄວຂຶ້ນຫຼືສະພາບການທີ່ຮຽກຮ້ອງຫຼາຍກວ່າ, ເຄື່ອງປຽບທຽບທີ່ອຸທິດຕົນໃຫ້ການແກ້ໄຂທີ່ເຫມາະສົມກວ່າ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງອັດຕາການຂ້າແລະການຊັກຊ້າໃນການຂະຫຍາຍໃນເຄື່ອງປຽບທຽບແມ່ນຫຍັງ?
ອັດຕາການຂ້າກໍານົດວ່າການປ່ຽນແປງຂອງแรงดันອອກໄວສໍ່າໃດ, ໃນຂະນະທີ່ການຊັກຊ້າໃນການແຜ່ຂະຫຍາຍແມ່ນເວລາລະຫວ່າງການປ່ຽນແປງຂອງอินพุตແລະການເລີ່ມຕົ້ນຂອງການຕອບສະຫນອງຂອງຜົນອອກ.
ເຄື່ອງປຽບທຽບ op-amp ສາມາດກວດສອບຄວາມແຕກຕ່າງຂອງแรงดันນ້ອຍໆໄດ້ບໍ?
ແມ່ນແລ້ວ ແຕ່ຄວາມຖືກຕ້ອງຂຶ້ນຢູ່ກັບแรงดันແລະສຽງດັງ. ຄວາມ ແຕກ ຕ່າງ ເລັກ ນ້ອຍ ອາດ ຮຽກ ຮ້ອງ ການ ຕອງ ຫລື op-amp ທີ່ ແນ່ ນອນ.
ເປັນຫຍັງເຄື່ອງປຽບທຽບ op-amp ຈຶ່ງຜະລິດຜົນອອກທີ່ຊ້າໆຫຼືກົມ?
ສິ່ງ ນີ້ ເກີດ ຈາກ ອັດຕາ ການ ຂ້າ ຟັນ ທີ່ ຈໍາກັດ ແລະ ການ ຕອບ ແທນ ພາຍ ໃນ, ຊຶ່ງ ກີດ ກັນ ການ ປ່ຽນ ແປງ ຢ່າງ ວ່ອງໄວ.
ເມື່ອໃດທີ່ບໍ່ຄວນໃຊ້ op-amp ເປັນເຄື່ອງປຽບທຽບ?
ຄວນຫຼີກລ່ຽງໃນໂປຣແກຣມທີ່ມີຄວາມໄວສູງ, ເລື້ອຍໆສູງ ຫຼືຈໍາເປັນໃນເວລາທີ່ຈໍາເປັນຕ້ອງປ່ຽນໄວ.
ເຈົ້າເລືອກຄ່າ hysteresis ແນວໃດ?
ຕັ້ງ hysteresis ໃຫ້ ກວ້າງ ພໍ ທີ່ ຈະ ປະຕິ ເສດ ສຽງ ດັງ ແຕ່ ນ້ອຍ ພໍ ທີ່ ຈະ ຮັກ ສາ ຄວາມ ຮູ້ ສຶກ ໄວ. ສິ່ງນີ້ຖືກຄວບຄຸມໂດຍອັດຕາສ່ວນຂອງຕ້ານທານການຕອບສະຫນອງແລະການແກວ່ງຂອງຜົນອອກ.
