Компараторы

Адрес

http://90.189.213.191:4422/temp/nkpsis/tema_wt_tc23/lek14/lek14.doc инд: 2-124-3-14 Примеры_ПЗ

Компаратор – это устройство, предназначенное для сравнения каких-либо величин (от лат. comparare – "сравнивать").

Cуществует два основных типа электронных устройств компараторов, сравнение аналоговых сигналов и сравнение цифровых сигналов.

Аналоговые компараторы:

Компаратор аналоговый - является операционным усилителем с большим коэффициентом умножения.

Имеет входы: прямой и инверсный.

При необходимости опорный сигнал может быть подключен к любому из них.

Как работает компаратор?

На один из входов подается постоянный сигнал, который называется опорным.

Он используется как образец для сравнения.

Ко второму поступает испытуемый сигнал.

На выходе стоит транзистор, меняющий свое состояние в зависимости от условий:

- Напряжение прямого входа выше инверсного – транзистор открыт.

- Напряжение инверсного входа выше прямого – закрыт.

Соответственно, выходное напряжение меняется скачком от минимума до максимума, или наоборот.

Применение компаратора

Используются в схемах измерения электрических сигналов и в аналогово-цифровых преобразователях.

В логических цепях работают элементы «или» и «не», также являющиеся компараторами.

Соответственно, использование этого компонента не ограничивается конкретными примерами,

поскольку он применяется повсеместно.

Стоит отметить, что устройство сравнения можно сделать из любого операционного усилителя,

но не наоборот.

Коэффициент усиления компаратора достаточно высок.

Соответственно, его входы очень чувствительны к разнице напряжений между ними.

Расхождение в несколько милливольт значительно изменяет напряжение выхода.

Особенности цифрового компаратора аналоговых сигналов.

Цифровой компаратор – это однобитный аналогово-цифровой преобразователь.

Напряжение выхода представляет либо логический «0», либо «1».

На вход может быть подан как аналоговый, так и цифровой сигнал.

Устройство используется в качестве формирователя импульсов для сопряжения схем датчиков и устройств отображения.

Может применяться для анализа спектра звукового или светового сигнала.

Компаратор – это также логические элементы «или» и «не», используемые в вычислительной технике.

Пример практического применения компаратора

На принципиальной схеме представлен датчик аналогового сигнала, задается резисторами R5-R8 .

Пример работы датчика давления на имс LM3914 модель на протеус-7 4511_v16.DSN

Схема выполняет следующие виды отображения

- вручную от резистора RV1 - уровни напряжения отображаются «столбиком» или «полоской»

- в автоматическом режиме от функционального генератора синусоиды - так же отображаются «столбиком» или «полоской»

Осциллограф по входу А - отображает вид входного сигнала , по входу B C - индикация промежуточных состояний. Вход D - подключен к 11 выходу уровня и отображает переключение данного уровня.

Т.к. 11 уровень это почти 50% входного сигнала, на осциллограмме видны соответствия и моменты переключения.

Практическое задание ПЗ=12 тема в заголовке отчета «компаратор»

1. Используя пример схемы 4511_v16.DSN установить входной уровень сигнала и вид отображения «столбик» - «полоска» в соответствии с заданными условиями:
• Нечетный номер по списку группы (1 . 3 5 7 … ) - отображают уровень «столбиком» , четный номер (2 .4 ..6 ) - отображают уровень «полоской»
• Уровень напряжения определяется по формуле = (0.51 в * N ) mod 5 Например N= 20 (0,51*15)mod 5= 2,65в Приведен gif-рисунок подсчета, используется инженерный вид калькулятора.

2. Отчет в формате WORD документа должен содержать титульный лист, скан схемы компаратора с включенным отображением индикации уровня, численное значение отображаемого напряжение по номеру варианта.
3. Название файла DSN должно содержать номер группы и номер отображения, например ts23_pz12-n1.dsn. Итого 2а файла.

Оценка на 3= повторение схемы примера для своего номера по списку и снятие скриншота :

Оценка на 4= дополнительно, изменить схему подключения и оставить только один индикатор с тем же масштабом отображения.

Снять скриншоты, аналогично предыдущему заданию.

Оценка на 5= дополнительно изменить схему подключения использовать три индикатора с отображением до15вольт индикации. Снять скриншоты по номеру варианта без учета mod5

Электронные источники:

1. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2015.
2. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. М, Радио и связь, 1987.
3. Светодиодные индикаторы уровня на микросхемах семейства LM3914, LM3915 и LM3916
4. Индикатор напряжения аккумулятора на LM3914
5. Схемы простых светодиодных индикаторов

Подготовил Шабронов А.А.  тс +7-913-905-8839 shabronov@ngs.ru

Ред.2018-11-16