Com s'utilitza un amplificador operatiu com a circuit de comparació

En aquest post aprenem de manera exhaustiva a utilitzar qualsevol opamp com a comparador en un circuit per comparar diferencials d’entrada i produir les sortides corresponents.

Què és un comparador d'amplificadors d'op

Ho hem estat mitjançant un CI d'amplificador operatiu probablement des que vam començar a aprendre electrònica, em refereixo a aquest meravellós IC 741, a través del qual pràcticament qualsevol disseny de circuits basats en comparadors es fa factible.

Aquí estem parlant d’un dels circuits d’aplicació senzills d’aquest CI on es troba configurat com a comparador , no és estrany que les aplicacions següents es puguin modificar de diverses maneres segons les preferències de l'usuari.

Com el seu nom indica, el comparador opamp es refereix a la funció de comparar entre un determinat conjunt de paràmetres o pot ser només un parell de magnituds com en el cas.

Atès que a l’electrònica tractem principalment de tensions i corrents, aquests factors es converteixen en els únics agents i s’utilitzen per operar, regular o controlar els diferents components implicats.

En el disseny del comparador d'amplificadors d'operacions proposat, bàsicament s'utilitzen dos nivells de voltatge diferents als pins d'entrada per comparar-los, tal com es mostra al diagrama següent.

RECORDEU QUE LA TENSIÓ DELS PINS D'ENTRADA NO HA DE SUPERAR EL NIVELL DE SUBMINISTRAMENT DE CC DE L'AMP OP, A LA FIGURA SUPERIOR NO HA DE SUPERAR +12 V

Els dos pins d'entrada d'un amplificador operatiu s'anomenen inversor (amb signe menys) i el pin no inversor (amb signe més) es converteixen en les entrades de detecció de l'amplificador operatiu.

Quan s’utilitza com a comparador, un dels pins dels dos s’aplica amb una tensió de referència fixa, mentre que l’altre pin s’alimenta amb la tensió el nivell del qual s’ha de controlar, com es mostra a continuació.

El control de la tensió anterior es fa amb referència a la tensió fixa que s’ha aplicat a l’altre pin complementari.

Per tant, si la tensió que es vol supervisar supera o baixa per sota del voltatge fix del llindar de referència, la sortida reverteix l'estat o canvia la seva condició original o canvia la polaritat del voltatge de sortida.

Demostració de vídeo

Com funciona un comparador Opamp

Analitzem l'explicació anterior estudiant el següent exemple de circuit d'un interruptor de sensor de llum.

Observant el diagrama del circuit, trobem el circuit configurat de la següent manera:

Podem veure que el pin # 7 de l’opamp que és el pin de subministrament + està connectat al rail positiu, de manera similar el pin # 4, que és el pin de subministrament negatiu, està connectat al rail negatiu o més aviat al rail de subministrament zero de la font d’alimentació. .

El parell de connexions de pins anteriors alimenta el CI perquè pugui continuar amb les funcions previstes.

Ara, com s'ha comentat anteriorment, el pin número 2 de l'IC està connectat a la unió de dues resistències els extrems de les quals estan connectades als rails positius i negatius de la font d'alimentació.

Aquesta disposició de les resistències s’anomena divisor de potencial, és a dir, el potencial o el nivell de tensió a la unió d’aquestes resistències serà aproximadament la meitat de la tensió d’alimentació, de manera que si la tensió d’alimentació és 12, la unió de la xarxa divisora ​​de potencial serà ser de 6 volts, etc.

Si la tensió d'alimentació està ben regulada, el nivell de tensió anterior també estarà ben fixat i, per tant, es pot utilitzar com a tensió de referència per al pin # 2.

Per tant, referint-se a la tensió de connexió de les resistències R1 / R2, aquesta tensió es converteix en la tensió de referència al pin # 2, el que significa que l’IC controlarà i respondrà a qualsevol tensió que pugui superar aquest nivell.

La tensió de detecció que s’ha de controlar s’aplica al pin núm. 3 de l’IC, en el nostre exemple és mitjançant un LDR. El pin # 3 està connectat a la unió del pin LDR i un terminal predefinit.

Això significa que aquesta unió es converteix de nou en un divisor de potencial, el nivell de voltatge del qual aquesta vegada no es fixa perquè el valor LDR no es pot fixar i variarà segons les condicions de llum ambiental.

Ara suposem que voleu que el circuit detecti el valor LDR en algun moment just al caure el capvespre, ajusteu el valor predeterminat de manera que la tensió al pin núm. 3 o a la unió del LDR i el valor predefinit creguin per sobre de la marca de 6 V.

Quan això passa, el valor augmenta per sobre de la referència fixa al pin # 2, això informa el CI sobre la tensió de sentit que puja per sobre de la tensió de referència al pin # 2, això reverteix instantàniament la sortida del IC que canvia a positiu des del seu voltatge zero inicial. posició.

El canvi anterior en l’estat de l’IC de zero a positiu, provoca l’etapa del controlador del relé que encén la càrrega o els llums que podrien estar connectats als contactes rellevants del relé.

Recordeu, els valors de les resistències connectades al pin # 2 també es poden alterar per alterar el llindar de detecció del pin # 3, de manera que tots estan interdependents, cosa que us proporciona un gran angle de variació dels paràmetres del circuit.

Una altra característica dels R1 i R2 és que evita la necessitat d'utilitzar una font d'alimentació de doble polaritat, cosa que fa que la configuració implicada sigui molt senzilla i ordenada.

Intercanvi del paràmetre de detecció amb paràmetre d’ajust

Com es mostra a continuació, la resposta d’operació explicada anteriorment només es pot invertir mitjançant l’intercanvi de les posicions del pin d’entrada de l’IC o, considerant una altra opció en què només intercanviem les posicions del LDR i del preajustat.

Així es comporta qualsevol opamp bàsic quan es configura com a comparador.

Per resumir, podem dir que en qualsevol compartaor basat en opamp tenen lloc les operacions següents:

Exemple pràctic núm. 1

1) Quan el pin d'inversió (-) s'aplica a una referència de tensió fixa i el pin d'entrada no inversor (+) està sotmès a un volatge de detecció alterant, la sortida de l'opamp es manté 0V o negativa sempre que el (+) la tensió del pin es manté per sota del nivell de tensió del pin (-) de referència.

Alternativament, tan bon punt el volatge del pin (+) supera el voltatge (-), la sortida es converteix ràpidament en un nivell de corrent continu positiu.

Exemple 2

1) Per contra, quan el pin no inversor (+) s’aplica una referència de tensió fixa i el pin d’entrada inversor (-) està sotmès a una tensió de detecció alterant, la sortida de l’opamp continua sent de CC de subministrament o positiva sempre que el voltatge del pin (-) es manté per sota del nivell de tensió del pin de referència (+).

Alternativament, tan bon punt el volatge del pin (-) puja més que el voltatge (+), la sortida es torna ràpidament negativa o s'apaga a 0V.