เครื่องเปรียบเทียบ
ก comparatorเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเปรียบเทียบอินพุตสองตัวที่ใช้กับมันและสร้างเอาต์พุต ค่าเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะระบุว่าอินพุตใดมากกว่าหรือน้อยกว่า โปรดทราบว่าตัวเปรียบเทียบอยู่ภายใต้การใช้งาน IC ที่ไม่ใช่เชิงเส้น
op-amp ประกอบด้วยขั้วอินพุตสองขั้วและด้วยเหตุนี้ตัวเปรียบเทียบที่ใช้ op-amp จะเปรียบเทียบอินพุตสองตัวที่ใช้กับมันและสร้างผลลัพธ์ของการเปรียบเทียบเป็นเอาต์พุต ในบทนี้จะกล่าวถึงop-amp based comparators.
ประเภทของเครื่องเปรียบเทียบ
เครื่องเปรียบเทียบมีสองประเภท: Inverting และ Non-inverting. ส่วนนี้จะกล่าวถึงรายละเอียดทั้งสองประเภทนี้
Inverting Comparator
อัน inverting comparatorเป็นเครื่องเปรียบเทียบแบบใช้ op-amp ซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้าอ้างอิงกับเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านและแรงดันไฟฟ้าเข้าจะถูกนำไปใช้กับขั้วต่อกลับด้าน ตัวเปรียบเทียบนี้เรียกว่า asinverting ตัวเปรียบเทียบเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าซึ่งต้องเปรียบเทียบถูกนำไปใช้กับขั้วกลับด้านของ op-amp
circuit diagram ของตัวเปรียบเทียบการกลับด้านจะแสดงในรูปต่อไปนี้
operationของตัวเปรียบเทียบกลับด้านนั้นง่ายมาก สร้างค่าหนึ่งในสองค่า $ + V_ {sat} $ และ $ -V_ {sat} $ ที่เอาต์พุตตามค่าของแรงดันไฟฟ้าอินพุต $ V_ {i} $ และแรงดันอ้างอิง $ V_ {ref} $ .
ค่าเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบแบบย้อนกลับจะเป็น $ -V_ {sat} $ ซึ่งอินพุต $ V_ {i} $ แรงดันไฟฟ้ามากกว่าแรงดันอ้างอิง $ V_ {ref} $
ค่าเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบแบบย้อนกลับจะเป็น $ + V_ {sat} $ ซึ่งอินพุต $ V_ {i} $ น้อยกว่าแรงดันอ้างอิง $ V_ {ref} $
ตัวอย่าง
ให้เราวาดไฟล์ output wave form ของตัวเปรียบเทียบกลับด้านเมื่อสัญญาณอินพุตไซน์และแรงดันอ้างอิงศูนย์โวลต์ถูกนำไปใช้กับขั้วต่อกลับด้านและไม่กลับด้านตามลำดับ
operation ของตัวเปรียบเทียบการกลับด้านที่แสดงไว้ด้านบนจะกล่าวถึงด้านล่าง -
ในช่วง positive half cycleของสัญญาณอินพุตรูปไซน์แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อกลับของ op-amp มีค่ามากกว่าศูนย์โวลต์ ดังนั้นค่าเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบกลับด้านจะเท่ากับ $ -V_ {sat} $ ในช่วงครึ่งรอบบวกของสัญญาณอินพุตไซน์
ในทำนองเดียวกันในช่วง negative half cycleของสัญญาณอินพุตรูปไซน์แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วกลับด้านของ op-amp มีค่าน้อยกว่าศูนย์โวลต์ ดังนั้นค่าเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบกลับด้านจะเท่ากับ $ + V_ {sat} $ ในช่วงครึ่งรอบที่เป็นลบของสัญญาณอินพุตไซน์
รูปต่อไปนี้แสดงไฟล์ input and output waveforms ของตัวเปรียบเทียบกลับด้านเมื่อแรงดันอ้างอิงเป็นศูนย์โวลต์
ในรูปด้านบนเราสามารถสังเกตได้ว่าการเปลี่ยนเอาต์พุตจาก $ -V_ {sat} $ เป็น $ + V_ {sat} $ หรือจาก $ + V_ {sat} $ เป็น $ -V_ {sat} $ เมื่อใดก็ตาม สัญญาณเข้ากำลังข้ามศูนย์โวลต์ กล่าวอีกนัยหนึ่งเอาต์พุตจะเปลี่ยนค่าเมื่ออินพุตข้ามศูนย์โวลต์ ดังนั้นวงจรข้างต้นจึงเรียกอีกอย่างว่าinverting zero crossing detector.
ตัวเปรียบเทียบแบบไม่เปลี่ยนกลับ
ตัวเปรียบเทียบแบบไม่กลับด้านคือตัวเปรียบเทียบแบบใช้ op-amp ซึ่งใช้แรงดันอ้างอิงกับเทอร์มินัลกลับด้านและแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะถูกนำไปใช้กับเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้าน ตัวเปรียบเทียบที่ใช้ op-amp นี้เรียกว่าเป็นnon-inverting ตัวเปรียบเทียบเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าซึ่งจะต้องเปรียบเทียบถูกนำไปใช้กับขั้วที่ไม่กลับด้านของ op-amp
circuit diagram ของตัวเปรียบเทียบแบบไม่กลับด้านจะแสดงในรูปต่อไปนี้
operationของตัวเปรียบเทียบแบบไม่กลับด้านนั้นง่ายมาก สร้างหนึ่งในสองค่า $ + V_ {sat} $ และ $ -V_ {sat} $ ที่เอาต์พุตตามค่าของแรงดันไฟฟ้าอินพุต $ V_ {t} $ และแรงดันอ้างอิง $ + V_ {ref} $ .
ค่าเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบแบบไม่กลับด้านจะเป็น $ + V_ {sat} $ ซึ่งแรงดันไฟฟ้าอินพุต $ V_ {i} $ มากกว่าแรงดันอ้างอิง $ + V_ {ref} $
ค่าเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบแบบไม่กลับด้านจะเพิ่มขึ้น $ -V_ {sat} $ ซึ่งแรงดันไฟฟ้าอินพุต $ V_ {i} $ น้อยกว่าแรงดันอ้างอิง $ + V_ {ref} $
ตัวอย่าง
ให้เราวาดไฟล์ output wave form ของตัวเปรียบเทียบที่ไม่กลับด้านเมื่อสัญญาณอินพุตไซน์และแรงดันอ้างอิงที่เป็นศูนย์โวลต์ถูกนำไปใช้กับเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านและกลับด้านของ op-amp ตามลำดับ
operation ของตัวเปรียบเทียบแบบไม่กลับด้านมีอธิบายไว้ด้านล่าง -
ในช่วง positive half cycleของสัญญาณอินพุตรูปไซน์แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วที่ไม่กลับด้านของ op-amp มีค่ามากกว่าศูนย์โวลต์ ดังนั้นค่าเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบที่ไม่กลับด้านจะเท่ากับ $ + V_ {sat} $ ในช่วงครึ่งรอบบวกของสัญญาณอินพุตไซน์
ในทำนองเดียวกันในช่วง negative half cycleของสัญญาณอินพุตรูปไซน์แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วที่ไม่กลับด้านของ op-amp มีค่าน้อยกว่าศูนย์โวลต์ ดังนั้นค่าเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบที่ไม่กลับด้านจะเท่ากับ $ -V_ {sat} $ ในช่วงครึ่งรอบที่เป็นลบของสัญญาณอินพุตไซน์
รูปต่อไปนี้แสดงไฟล์ input and output waveforms ของตัวเปรียบเทียบแบบไม่กลับด้านเมื่อแรงดันอ้างอิงเป็นศูนย์โวลต์
จากรูปที่แสดงด้านบนเราสามารถสังเกตได้ว่าการเปลี่ยนเอาต์พุตจาก $ + V_ {sat} $ เป็น $ -V_ {sat} $ หรือจาก $ -V_ {sat} $ เป็น $ + V_ {sat} $ เมื่อใดก็ตาม สัญญาณอินพุตข้ามศูนย์โวลต์ นั่นหมายความว่าเอาต์พุตจะเปลี่ยนค่าเมื่ออินพุตข้ามศูนย์โวลต์ ดังนั้นวงจรข้างต้นจึงเรียกอีกอย่างว่าnon-inverting zero crossing detector.