Comparator - устройство, предназначено да сравнява всички стойности (от сравнение - "сравнение"). Работен усилвател с голям коефициент на умножение. Има входни отвори: директни и обратни. Ако е необходимо, референтният сигнал може да бъде свързан към някой от тях.

Как работи сравнение?

Един от входовете е постоянен сигнал, който се нарича еталон. Използва се като проба за сравнение. Приет е вторият тон. Изходът е транзистор, който променя състоянието си в зависимост от условията:

Напрежението на директния вход е по-високо от обратното - транзистора е отворен.

Напрежението на обратния вход над линията е затворено.

Съответно, изходното напрежение се променя със скок от минимум до максимум или обратно. Изходното напрежение съответства на входните нива на повечето цифрови схеми. Това е необходимо за случаите, в които компараторът е импулсен преобразувател, който контролира действието на логическите елементи.

Използване на компаратор

Използва се в измервателни схеми за електрически сигнали и аналогово-цифрови преобразуватели. В логическите вериги елементите "или" и "не" също са сравнителни. Съответно, използването на този компонент не се ограничава до конкретни примери, тъй като се използва навсякъде. Заслужава да се отбележи, че за сравнение може да се направи от всеки операционен усилвател, но не и обратно. Печалбата на компаратора е достатъчнависока. Съответно, нейните входове са много чувствителни към разликата в напрежението между тях. Разликата в няколко миливолта значително променя изходното напрежение.


По този начин, компараторът позволява да се наблюдават минималните колебания на нивата на входните напрежения. Това го прави незаменим елемент от схемите за сравнение и измервателните уреди с висока точност:

индикатори за нивото на входния сигнал;

метални детектори;

микро и милливолтметри;

детектори за електромагнитно излъчване;

лабораторни сензори;

компаратори за маса;

газови анализатори.

Принципът на аналоговия компаратор

Аналоговият компаратор сравнява непрекъснатите сигнали - измерените входни и входните референтни данни. Как работи устройството, е показано на графиката по-долу. С бавна промяна на входния сигнал, има многократно превключване на компаратора за малък период от време. Такова явление се нарича „електронно дриблиране“. Наличието му значително намалява ефективността на сравнението. Тъй като често се повтарят промените в изходното състояние, въведете транзистора в състояние на насищане. За да се намали ефектът от "електронния джиггер", PIC се въвежда в схемата - положителна обратна връзка. Той осигурява хистерезис - малка разлика между нивото на включване и изключване. Някои компаратори имат вграден С, което намалява броя на допълнителните конструктивни елементи. Например, при незначителна загуба на чувствителност, те търсят стабилна работа на компаратора.

Характеристики на дигиталния компаратор

Цифровсравнителен е едно-битов аналогово-цифров преобразувател. Изходното напрежение представлява логическото "0" или "1". На входа може да бъде въведен аналогов или цифров сигнал. Устройството се използва като импулсен преобразувател за комбиниране на сензорни схеми и дисплейни устройства. Може да се използва за анализ на спектъра на звуков или светлинен сигнал. Сравнител е също логичен "или" и "не" елемент, използван в изчисленията.
Теоретично, с леко изменение на нивото на входния сигнал, може да възникне състояние на несигурност на изхода. На практика не се постига равенство на измервателното и референтното напрежение. Тъй като сравнението има ограничена печалба или положителна обратна връзка. Типичен пример е тригерът на Шмит (TS). Той не съответства на нивата на включване и изключване, които се определят от PIC. Това ви позволява да пренебрегвате дискретно препятствие при работа с компаратор.

Comparator-chip

Промишлеността произвежда компаратори под формата на интегрални схеми. Използването им ви позволява да създавате компактни устройства с минимум панти. Също така, предимството на малките части в незначителна дължина на свързващите проводници. В условия на повишено електромагнитно излъчване те са приемни антени за всички видове електрически смущения.

Сравнител на операционния усилвател

Компараторите имат значително сходство с операционните усилватели:

усилване;

входно съпротивление;

стойността на входните токове;

състояние на насищане.

Чувствителността, в други отношения, е специфичен параметър. Той определя точността на сравнението. Характеризира се с минималната разлика на сигналите, при която се осъществява работата на компаратора. Неговата стойност в интегралните схеми има стотици микроволта. Това е малко по-лошо от сравнението на операционните усилватели. Времето за превключване характеризира работата на компараторите. Тя се определя от минималното време на промяната на изходния сигнал: от момента на сравняване до момента на работа. Зависи от разликата във входните сигнали. Стойностите на времето за превключване са десетки и стотици наносекунди.

Как да направите сравнение със собствените си ръце?

Кой знае как да чете принципните схеми и спойка, лесно сглобява най-простите съпоставки, които да се използват в ежедневието. Обхватът е много широк. На тях е възможно да се построят много конструкции с минимални разходи. Най-простият компаратор е операционен усилвател без положителна обратна връзка. Серията LM339 се използва като основа за сравнение. Червени и зелени индикатори се въвеждат за управление и визуализиране на работата на веригата. Когато свързвате захранването към дистанционното управление, трябва да светне един от светодиодите и кой от тях - няма значение. Това се определя от множество фактори: мрежово насочване към веригата, особено параметрите на партидата и ОА. Дори и да вземете няколко идентични чипа, ще се появят различни резултати. Ако входният сигнал е близо до "0" - зеленото ще свети, а ако е близо до захранващото напрежение, тогава червениятLED. След това можете да опитате да промените логическото състояние на компаратора чрез прилагане на един от входовете към напрежение, равно на, например, половината от захранващото напрежение на ОА. Изходният сигнал не зависи от абсолютната стойност на напрежението на предните и обърнатите входове. Но само на разликата в напрежението. Тези експерименти показват работата на компаратор без PIC. Такъв компаратор може да се използва там, където няма нужда от специални прецизни измервания. Такива устройства са вътрешни термостати, зарядни устройства за автомобилни акумулатори, устройства за десулфатиране (възстановяване) на автоакумулатори, фотореле.

Пример за практическото използване на съпоставка

По принцип е представен светлинен сензор. Референтното напрежение се дава от резистори RV1 и R2. В този случай RV1 служи като конструктор за контрол на чувствителността. Дисплеят е реализиран на LED D1. Сензорът е елемент от LDR1, който променя съпротивлението на трептенията в зависимост от осветеността. Всъщност компараторът е представен от операционния усилвател LM324. Това просто устройство демонстрира как работи сравнителят на практика.

Компаратори за маса: концепция

Компараторът за маса е устройство, предназначено да уточни разликата между масовите стойности на масата при контролиране на стандартите за маса и тегло, както и за прецизно претегляне. Най-точните компаратори за маса могат да претеглят всяка проба и да я сравнят с друга подобна на нея. Това се случва на нивото на атомите. Необходимостта от такива устройства се дължи на несъвършенството на референтните образци на теглото и обема на течността.

Примери и използване на устройстваТежест

Руският стандарт за маса е платинен цилиндър. Тя е копирана от френския образец преди 125 години. За последните години, стандартът губи под формата на оксиди от около 40 микрограма от първоначалното тегло. Съответно, използването му за нуждите на промишлеността, с висока точност на измерване на масата, сега е трудно. Бе разработен нов стандарт за маса. Учените са назначили силиконова топка с чифт атоми. Сега това е най-точната версия на стандартния килограм. Неговите характеристики са приети от международната общност за използване. Създаденият пример изисква много копия. Тъй като съвременните тенденции в науката, особено фармакологията, биоинженерството, компютърната електроника, нанотехнологиите, изискват прецизни измервания. За такива клонове на науката и технологията критичните стотни от един микрограм. Този проблем трябва да бъде решен чрез компаратор за атомна маса - устройството е в състояние да определи разликата в няколко частици. Атомният компаратор използва референтен сигнал, получен от високоточен кварцов осцилатор за измервания. Измереното напрежение се взема от квантовия дискриминатор, който определя стабилността на линията на най-малките частици. Неговите промени се дължат на несъответствие в броя на пробните атоми. Затова сега това е най-точното измервателно устройство. Има и по-малко точни сравнителни маси. Цената им е много по-ниска от атомните, но за тях всички работят в индустрията, търговията, стандартизацията.