Lm393n схема включения как работает

Схема аналогового компаратора на операционном усилителе

Эта схема сравнивает два напряжения, и в зависимости от их состояния переводит сигнал на выходе в высокое или низкое состояние. Можно сказать, что эта система сочетает в себе аналоговую и цифровую электронику.

Она довольно интересна, так как не имеет обратной связи (в базовой версии), это в свою очередь говорит о том, что сопротивление петли бесконечно большое.

На положительный вход мы подаем обрабатываемый сигнал, а на отрицательный вход фиксированное (опорное) напряжение, устанавливаемое потенциометром. Так как петля обратной связи отсутствует, то коэффициент усиления бесконечно большой.

Держатель для платы

Материал: АБС + металл, размер зажима печатной платы (max): 20X14 см…

Подробнее

Когда напряжение входного сигнала превысит значение опорного напряжения, на выходе мы получим максимальное напряжение, т. е. напряжение питания операционного усилителя. Когда же напряжение на входе станет ниже опорного, то на выходе будет минусу питания.

Такая работа схемы имеет один существенный недостаток, а именно: ситуация, когда величина напряжения на обоих входах будет очень близка друг к другу, может стать причиной очень частого изменения напряжения на выходе. Это может привести к пропускам срабатывания реле, включение и отключение нагревателей, что может привести к частым сбоям. Что бы этого избежать используют системы с гистерезисом.

Основные характеристики

Согласно описания на lm393 из datasheet, она способна функционировать как от одного, так и от двухполярного источника питания. Включение и работа компаратора начинается с подачи на его контакты Gnd и V_CC постоянного напряжения. Сравниваемые сигналы подают на операционные усилители, каждый из которых имеет три контакта: по два входа (+IN, -IN) и по одному выходу (Output).

Максимальные параметры

Рассмотрим основные максимальные значения параметров lm393:

напряжение: интервал питающих (V_I) от 0,3 до 36 В (на любой вход); дифференциальное входное (V_ID) ±36 В; на выходе (V_O) до 36 В;
выходной ток (I_O) до 20 мА;
температура при хранении (T_STG) от -65 o C до +150 o C;
время задержки до 300 нс.

Здесь приведены максимальные параметры, но это не значит, что они допустимы в штатном режиме эксплуатации. Кратковременные всплески скорее всего не смогут повредить микросхему, однако длительное превышение любого из указанных значений безусловно негативно скажется на работе устройства.

В даташит также не рекомендуется подключать микросхему к питанию превышающему значение более 30 В, так как в этом случает заявленное напряжение смещения (V_IO) в 5 мВ уже не гарантируется. Обязательным условием стабильной работы является соблюдение рабочей температуры (Т_А) от 0 до +70 o C, потому перегревать её также не стоит. Максимальная рассеиваемая мощность устройства (P_D) ограничена тепловым сопротивлением корпуса (θ_JC), в котором она находится и рассчитывается по классической формуле P_D = (T_{J (max)} — T_C) / θ_JC

Аналоги

Стоит учитывать, что иногда рассматриваемый компаратор меняют на lm2903 или lm293. Они незначительно уступают ему по напряжению и большему току потребления. По остальным характеристикам практически идентичны, поэтому максимальные и электрические характеристики указываются в одном и том же даташит.

Российскими аналогами считаются к1401Са3 и 1040са1. Но в продаже их сейчас уже не найти. Постепенно с российского рынка их вытеснили более современные зарубежные устройства.

↑ Список источников

1. Мосягин В.В. Секреты радиолюбительского мастерства. – М.: СОЛОН-Пресс. – 2005, 216 с. (с. 47 – 64). 2. Шустов М.А. Практическая схемотехника. 450 полезных схем радиолюбителям. Книга 1. – М.: Альтекс-А, 2001. – 352 с. 3. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Контроль и защита источников питания. Книга 4. – М.: Альтекс-А, 2002. – 176 с. 4. Низковольтная «мигалка». (За рубежом) // Радио, 1998, №6, с. 64. 5. Датагорская статья «Главный инструмент — паяльник!» 6. Датагорская статья «Пайка SMD деталей в домашних условиях» 7. Даташит на LM3909 8. Шумейкер Ч. Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС. – М:.Мир, 1989 (схема 46. Простой индикатор разряда батареи, с. 104; схема 47. Маркер фалиня (мигающий), с. 105). 9. Генератор на LM3909 // Радиосхема, 2008, №2. 10. Nahrada obvodu LM3909 // Prakticka electronic A Radio, 2009, №6, с. 22. 11. Одинец А.Л. Необычное применение LM3909 // Радиоаматор, 2009, №12, с. 16. 12. Борисевич К. ИМС LM3909 в радиолюбительских конструкциях // Радиомир, 2010, №1, с. 19. 13. Discrete Version Of The LM3909 Oscillator IC 14. Белоусов О.В. Эквивалент ИМС LM3909 на деталях для поверхностного монтажа // Радиоаматор, 2011, №11, с. 34, 35.

Аналоги

Аналогами LM358 можно считать микросхемы в которых указываются идентичные характеристики. К таким относятся: LM158, LM258, LM2904, LM2409. Эти микросхемы незначительно отличаются от описываемой своими тепловыми параметрами и подойдут в качестве замены для большинства проектов.

Для ее замены можно использовать: GL 358, NE 532, OP 04, OP 221, OP 290, OP 295, OPA 2237, TA7 5358-P, UPC 358C, AN 6561, CA 358E, HA 17904. Отечественные аналоги lm358: КР 1401УД5, КР 1053УД2, КР 1040УД1.

Для замены также может подойти аналог по электрическим параметрам, но уже c четырьмя ОУ в одной микросхеме — LM324.

Статус

	LM393D	LM393DE4	LM393DG4	LM393DGKR	LM393DGKRG4	LM393DR	LM393DRE4	LM393DRG3	LM393DRG4	LM393P	LM393PE3	LM393PE4	LM393PSLE	LM393PSR	LM393PSRG4	LM393PW	LM393PWG4	LM393PWLE	LM393PWR	LM393PWRG3	LM393PWRG4
Статус продукта	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	Снят с производства	В производстве	В производстве	В производстве	В производстве	Снят с производства	В производстве	В производстве	В производстве
Доступность образцов у производителя	Нет	Нет	Да	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Да	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Да	Да	Нет	Да	Нет

Ограничение уровня выходного напряжения компаратора и триггера Шмитта

Применение положительной обратной связи (ПОС) в компараторах и триггерах Шмитта ускоряет переключение схем, но в связи с тем, что выходное напряжение UВЫХ изменяется от UНАС+ до UНАС-, то время переключения составляет довольно значительную величину (от долей до единиц микросекунд).

Кроме того существует проблема несовместимостей уровней выходного напряжения, к примеру, при напряжении питания ОУ UПИТ = ±15 В, выходное напряжение составит UВЫХ ≈ ±14 В (UНАС+ ≈ +14 В, а UНАС- ≈ -14 В), в то время как уровни ТТЛ микросхем составляют около +5 В или 0 В.

Для устранения вышеописанных проблем применяют так называемую привязку или ограничение уровня выходного напряжения, для этого в компаратор или триггер Шмитта вводят ООС в виде различных схем ограничения. Простейшими ограничительными схемами являются диоды или стабилитроны. Схема триггера Шмитта с ограничение выходного напряжения показана ниже

Триггер Шмитта с ограничением выходного напряжения при помощи стабилитрона в цепи ООС.

Ограничение выходного напряжения в триггере Шмитта работает следующим образом. При поступлении на инвертирующий вход напряжения меньше, чем напряжение опорного уровня (UВХ ОП), то выходное напряжение UВЫХ начинает изменяться в положительном направлении и при достижении напряжения стабилизации стабилитрона UСТ напряжение на выходе перестанет расти, а будет изменяться только ток. При этом выходное напряжение будет равняться напряжению стабилизации стабилитрона (UВЫХ = UСТ).

В случае если входное напряжение начнёт увеличиваться, выше опорного напряжения, то на выходе напряжение начнёт уменьшаться и в этом случае направление тока через стабилитрон начнёт изменяться на противоположный, а стабилитрон начнёт вести себя как диод. В результате падение напряжения на нём составит примерно 0,7 В независимо от величины протекающего через него тока, а на выходе напряжение составит -0,7 В.

Таким образом, при использовании стабилитрона выходное напряжение триггера Шмитта составит: UВЫХ1 = UСТ (при отсутствии ограничения UНАС+) или UВЫХ2 ≈ 0,7 (при отсутствии ограничения UНАС-).

Для симметричного ограничения выходного напряжения могут применяться последовательно включенные диоды или стабилитроны, что показано на рисунке ниже

Триггер Шмитта с симметричным ограничением выходного напряжения.

В данной схеме реализуется симметричное ограничение выходного напряжения относительно опорного напряжения, причем выходное напряжение выше опорного напряжения ограничивается стабилитроном VD1, а напряжение при этом составит на 0,7 В больше напряжения стабилизации. В случае же выходного напряжения ниже опорного, то выходное напряжение будет на 0,7 В ниже напряжения стабилизации стабилитрона VD2.

При расчёте компараторов и триггеров Шмитта с ограничением выходного напряжения в качестве UНАС+ необходимо использовать UСТ (когда используется один стабилитрон) или UСТVD1 (при двухстороннем ограничении). А вместо UНАС- необходимо использовать значение падения напряжения на диоде примерно 0,7 В (при одном стабилитроне) или UСТVD2 (при двухстороннем ограничении).

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Прошло почти два года с тех пор, как я пытался приручить операционный усилитель УД708 для сравнения двух сигналов. Знаний тогда было мало, поэтому времени уходило много, а главное — еще и безрезультатно. Но в итоге для своей задачи я смог «договориться» с компаратором LM393N. А на днях перебирал поделку, в которой впервые использовал эту микросхему, и решил вспомнить, как работает компаратор. Заодно и другим рассказать.Компаратор — это устройство, сравнивающее два аналоговых сигнала. В самом простом случае — операционный усилитель без обратных связей. На входы ему подаются два напряжения — эталонное, оно же опорное (известно заранее) и измеряемое. На выходе возможны два состояния:

«1» — когда напряжение на прямом входе больше, чем на инвертирующем;«0» — когда напряжение на прямом входе меньше, чем на инвертирующем.

Некоторые компараторы самостоятельно формируют уровни логических нуля и единицы (например, «ноль» — это ноль, «единица» — плюс пять вольт), но LM393 — с открытым коллектором. Ей для создания выходного напряжения нужен внешний резистор, подключающийся либо к «плюсу» питания, либо к другому «плюсу» (в разумных пределах, конечно).

Первые две схемы — каноничное включение нагрузки под открытый коллектор. Я подключал внешний резистор к питающему «плюсу».

Обдумывание деталей

Парадокс нулевого входа

Мне не нравится, когда кто-то говорит мне, что применение коэффициента усиления к сигналу 0 В приводит к выходному напряжению 2,5 В. Я еще в школе узнал, что ноль, умноженный на любое значение, всё равно равен нулю. Идеальный операционный усилитель – это дифференциальный усилитель, а его входной сигнал (т.е. V_вх+ –V_вх–) равен нулю. Таким образом, идеальный операционный усилитель выдает нулевое выходное напряжение при любых условиях… а такое устройство не кажется очень полезным.

Конечно, здесь это предположение рушится. Вы не можете использовать виртуальное короткое замыкание для определения V_вых, основываясь на обычной работе разомкнутой петли обратной связи операционного усилителя. Скорее, виртуальное короткое замыкание – это инструмент, который мы используем, когда операционный усилитель реализуется в контексте отрицательной обратной связи. Например, когда мы анализируем стандартный неинвертирующий усилитель, предположение о виртуальном коротком замыкании (в сочетании с предположением о нулевом входном токе) позволяет нам получить выражение для коэффициента усиления с замкнутой петлей обратной связи, как будто операционного усилителя даже нет.

Рисунок 3 – Неинвертирующий усилитель

Когда я смотрю на эту схему, мой разум естественным образом игнорирует треугольник. Коэффициент усиления операционного усилителя охвачен предположением о виртуальном коротком замыкании, и из-за этого треугольник похож на камень, брошенный в поток воды. Ток просто обтекает вокруг него.

Вход является входом или выходом?

Если вы соедините с землей инвертирующий вход операционного усилителя и подадите сигнал 1 В на неинвертирующий вход, выходной сигнал будет подтягиваться к положительной шине питания (или близко к ней), а разница между V_вх+ и V_вх– составит 1 В. В этом нет ничего удивительного; высокий коэффициент усиления устройства без обратной связи выводит выходное напряжение на максимальное значение, а входное напряжение остается на уровне 1 В.

Когда мы начинаем говорить о виртуальном коротком замыкании, ситуация становится не такой простой. Похоже, что операционный усилитель использует свой высокий коэффициент усиления для согласования входных напряжений. Например, в инвертирующей схеме один вход соединен с землей, а другой получает входной сигнал, но затем операционный усилитель решает, что эти два напряжения должны быть одинаковыми. Что на самом деле здесь происходит?

Опять же, предположение о виртуальном коротком замыкании – это то, что существует в контексте усилителя с отрицательной обратной связью. В инвертирующей схеме инвертирующий вход подключается не только к входному сигналу (через резистор), но также и к выходу (через резистор). Выходное напряжение влияет на напряжение на инвертирующем входе, а коэффициент усиления ОУ влияет на выходное напряжение, и это приводит к моим заключительным утверждениям относительно того, что на самом деле представляет собой виртуальное короткое замыкание:

наличие цепи отрицательной обратной связи устанавливает отношение «вход-к-выходу»/«выход-к-входу»;
разница между V_вх+ и V_вх– должна соответствовать коэффициенту усиления с обратной связью, определяемому цепью отрицательной обратной связи;
таким образом, схема естественным образом создает ситуацию, в которой разница между инвертирующим и неинвертирующим входными напряжениями очень мала, потому что единственный способ получить обычное выходное напряжение от дифференциального усилителя с чрезвычайно высоким коэффициентом усиления заключается в том, чтобы иметь очень маленькое дифференциальное напряжение.

Схема включения

Ниже приведена простая схема одного из способов включения lm393. Она даёт необходимое представление и понимание того, как работает данное устройство. Собрать её можно самостоятельно используя небольшое количество дополнительных электронных компонентов:

фоторезистор;
резисторы на 33 кОм и 330 Ом;
потенциометр от 1 до 20 кОм;
светодиод;
батарейка типа АА – 3 шт.

Компаратор lm393 в представленной схеме полезен тем, что сверяет уровень поступающих сигналов с эталонным (пороговым) значением для принятия решения о подаче питания на светодиод. Используя дополнительный фоторезистор, можно сделать миниатюрный электронный ночник. В темноте он будет светится, а с появлением света гаснуть.

Потенциометр в схеме используется в качестве калибратора. С его помощью настраивается сопротивление включения (когда ночью) и выключения (при свете) светодиода. После такой настройки компаратор сможет сравнивать опорное питание с напряжением от делителя, которое он получает по линии подключённой между резистором 33 кОм и фоторезистором.

Когда на фоторезистор попадёт свет, его сопротивление падает ниже 30 кОм. Таким образом, большая часть напруги попадает на обычный резистор 33 кОм. В результате на входе микросхемы, через резистивный делитель, напряжение будет меньше опорного. На выходе выводится высокий уровень и светодиод гаснет.

В темноте фоторезистор будет иметь очень большое сопротивление, поэтому большая часть напруги передастся уже ему. Напряжение получаемое от резистивного делателя будет выше опорного. В результате на выходе микросхемы выводится низкий уровень и светодиод светится.

Описание и применение операционного усилителя LM358. Схемы включения, аналог, datasheet

Микросхема LM358 в одном корпусе содержит два независимых маломощных операционных усилителя с высоким коэффициентом усиления и частотной компенсацией. Отличается низким потреблением тока. Особенность данного усилителя – возможность работать в схемах с однополярным питанием от 3 до 32 вольт. Выход имеет защиту от короткого замыкания.

Описание операционного усилителя LM358

Область применения — в качестве усилительного преобразователя, в схемах преобразования постоянного напряжения, и во всех стандартных схемах, где используются операционные усилители, как с однополярным питающим напряжением, так и двухполярным.

Технические характеристики LM358

Однополярное питание: от 3 В до 32 В.
Двухполярное питание: ± 1,5 до ± 16 В.
Ток потребления: 0,7 мА.
Синфазное входное напряжение: 3 мВ.
Дифференциальное входное напряжение: 32 В.
Синфазный входной ток: 20 нА.
Дифференциальный входной ток: 2 нА.
Дифференциальный коэффициент усиления по напряжению: 100 дБ.
Размах выходного напряжения: от 0 В до VCC — 1,5 В.
Коэффициент гармонических искажений: 0,02%.
Максимальная скорость нарастания выходного сигнала: 0,6 В/мкс.
Частота единичного усиления (с температурной компенсацией): 1,0 МГц.
Максимальная рассеиваемая мощность: 830 мВт.
Диапазон рабочих температур: 0…70 гр.С.

Габаритные размеры и назначения выводов LM358 (LM358N)

Аналоги LM358

Ниже приведен список зарубежных и отечественных аналогов операционного усилителя LM358:

GL358
NE532
OP221
OP290
OP295
TA75358P
UPC358C
AN6561
CA358E
HA17904
КР1040УД1 (отечественный аналог)
КР1053УД2 (отечественный аналог)
КР1401УД5 (отечественный аналог)

Примеры применения (схемы включения) усилителя LM358

Компаратор с гистерезисом

Допустим, что потенциал, поступающий на инвертирующий вход, плавно возрастает. При достижении его уровня чуть выше опорного (Vh -Vref), на выходе компаратора возникнет высокий логический уровень. Если после этого входной потенциал начнет медленно снижаться, то выход компаратора переключится на низкий логический уровень при значении немного ниже опорного (Vref – Vl). В данном примере разница между (Vh -Vref) и (Vref – Vl) будет значение гистерезиса.

Дифференциальный усилитель на LM358

Назначение данной схемы — усиление разности двух входящих сигналов, при этом каждый из них умножается на определенную постоянную величину.

Данный функциональный генератор вырабатывает сигналы треугольной и прямоугольной формы.

Генератор прямоугольных импульсов на LM358

В качестве примера использования приведем схему микрофонного усилителя на LM358:

Скачать datasheet LM358 (808,0 Kb, скачано: 11 996)

www.joyta.ru

Маркировка

Префикс LM сначала использовался при маркировке общего назначения компанией National Semiconductor. Цифры “358” это ее серийный номер. В 2011 году эта компания была приобретена другим производителем электроники Texas Instruments. С этого года префикс “LM” является кодом производителя Texas Instruments, но несмотря на это, этот код используют и другие производители при маркировке своей продукции. Микросхемы LM358, LM358-N и LM358-P имеют одинаковые технические параметры. У большинства компаний-производителей символами “-N” , “-P” обозначаются пластиковые корпуса PDIP.

В технических описания встречается такие виды: LM358A, LM358B, LM358BA. Так указывается версии следующего поколения промышленного стандарта LM358. Устройства «B» могут быть доступны в более современных микрокорпусах TSOT и WSON.

Внутренняя принципиальная схема одного канала ИМС LM358

LM358 представляет собой два операционных усилителя, каждый из которых состоит из двух каскадов усиления и цепей частотной компенсации. Входные сигналы поступают в дифференциальное устройство на транзисторах Q20 и Q18. Роль согласующих элементов исполняют буферные транзисторы Q21 и Q17, обеспечивающие высокое входное сопротивление. Дополнительно усиливают сигнал по напряжению транзисторы Q3 и Q4 дифференциального несимметричного преобразователя, включенные по схеме с общей базой.

В основе второй ступени лежит стандартный усилительный каскад с токовой нагрузкой.

Схемные решения (эмиттерные повторители и т.п.) выводят транзисторы в зону активной работы, тем самым обеспечивая низкий температурный коэффициент. В результате операционные усилители имеют хорошие показатели по температуре и подавлению помех по питанию.

Импортные и отечественные аналоги

LM358 весьма популярна в промышленной и любительской электронной технике. Она активно используется в различных сравнивающих и генерирующих устройствах, активных фильтрах, усилителях различного назначения. Неудивительно, что многие производители радиоэлектронных компонентов включили в перечень своей продукции аналоги LM358 или близкие ей по своим параметрам микросхемы.

Ниже в таблице приведены элементы, которыми можно заменить LM358. По корпусу и распиновке они идентичны LM358. Но по электрическим параметрам они могут немного отличаться (в допустимых пределах) от оригинала.

Перед установкой подменных элементов рекомендуется свериться с даташит производителя.

Производители	Аналоги
Импортные	GL358, NE532, OP295, OP290, OP221, OPA2237, TA75358P, UPC1251C, UPC358C
Отечественные	КР1040УД1, КР1053УД2, КР1401УД5

Входное напряжение смещения и гистерезис

Для большинства схем построенных на компараторах, величина гистерезиса является разностью напряжений входного сигнала, при котором выход компаратора либо полностью включен или полностью выключен. Гистерезис в компараторах, как правило, нежелателен, но он может потребоваться, когда необходимо уменьшить чувствительность к шуму или при медленном изменении входного сигнала.

Внешний гистерезис использует положительную обратную связь (ПОС) с выхода на неинвертирующий вход компаратора. В результате полученный триггер Шмитта обеспечивает дополнительную помехоустойчивость и более чистый выходной сигнал.

Эффект от использования гистерезиса в том, что при постепенном изменении входного напряжения, а опорное напряжение будет быстро изменяться в противоположном направлении. Это обеспечивает чистое переключение выхода компаратора.

Механический аналог гистерезиса может быть обнаружен в разнообразных тумблерах. Как только рукоятка тумблера перемещается мимо центральной точки, пружина в тумблере переводит контакты реле в гарантированное положение (открытое или закрытое).

Гистерезис является неотъемлемой частью большинства компараторов составляющая всего несколько милливольт и он обычно влияет только на схемы, где входное напряжение поднимается или падает очень медленно или имеет скачки напряжения, известные как «шум»…

Даташит поиск по электронным компонентам в формате pdf на русском языке. Бесплатная база содержит более 1 000 000 файлов доступных для скачивания. Воспользуйтесь приведенной ниже формой или ссылками для быстрого поиска (datasheet) по алфавиту.Если вы не нашли нужного Вам элемента, обратитесь к администрации проекта .

Электрические параметры

Данные действительны при температуре воздуха 25°С.

Параметр	Обозн.	Мин.	Тип.	Макс.	Ед. изм.
Разница входных напряжений смещения V_CC = 5…30 V, T_A = 25°C	V_IO		2	7	mV
Средний температурный коэффициент V_IO, при T_A = T_high…T_low	ΔV_IO/ΔT		7		µV/°C
Разница входных токов смещения	I_IO		5	50	nA
Входной ток смешения	I_IB		-45	-250	nA
Средний температурный коэффициент I_IO	ΔI_IO/ΔT		10		pA/°C
Максимальное значение входного синфазного напряжения при напряжении питания 30 V	V_ICR		28,3		V
Дифференциальное входное напряжение	V_IDR			V_CC	V
Коэффициент усиления большого сигнала с разомкнутой обратной связью	A_VOL	25	100		V/mV
Коэффициент разделения каналов 1,0 kHz ≤ f ≤ 20 kHz	CS		-120		dB
Коэффициент подавления синфазного сигнала	CMR	65	70		dB
Подавление помех в цепи питания	PSR	65	100		dB
Верхний предел выходного напряжения V_CC = 5.0 V	V_OH	3,3	3,5		V
V_CC= 30 V	27	28
Нижний предел выходного напряжения V_CC = 5.0 V	V_OL	5	20		mV
Выходной ток – нагрузка на землю VCC = 15 V	I_{O +}	20	40	—	mA
Выходной ток – нагрузка на плюс источника питания
V_CC= 15 V		10	20		mA
V_O = 200 mV		12	50		µA
Ток короткого замыкания на землю	I_SC		40	60	mA
Ток потребления микросхемы					mA
V_CC = 30 V			1,5	3
V_CC = 5 V			0,7	1,2

Входное напряжение смещения и гистерезис

Купить LM393 DIP Cдвоенный компаратор. за $2.00

Проголосовавших: 2 чел. Средний рейтинг: 5 из 5.

Обозначение и технические характеристики

Компаратор – это устройство, которое сравнивает два разных напряжения и силу тока, выдает конечный силовой сигнал, указывая на большее из них, одновременно производя расчет соотношения. У него есть две аналоговые вводные клеммы с положительным и отрицательным сигналом и один двоичный цифровой выход, как и у АЦП. Для отображения сигнала используется специальный индикатор.

УГО отображение компаратора выглядите следующим образом:

Фото – УГО компаратора

Изначально использовался только интегрированный компаратор напряжения (MAX 961ESA, PIC 16f628a), который известен как высокоскоростной. Он требует определенного дифференциального напряжения в определенном диапазоне, который существенно ниже, чем напряжение сети питания. Эти приборы не допускают никаких других внешних сигналов, которые находятся вне диапазона напряжения сети.

Сейчас гораздо чаще используется аналоговый цифровой компаратор (Attiny/ Atmega 2313), у которого транзисторный ввод. У него вводный потенциал сигнала находится в диапазоне менее 0,3 Вольт и не поднимается выше. Устройство может быть также ультра быстрого типа (стереокомпаратор), благодаря чему входной сигнал меньше обозначенного диапазона, к примеру, 0,2 Вольта. Как правило, используемый диапазон ограничивается только конкретным входным напряжением.

Фото – Компаратор

Помимо простого прибора, также существует видеоспектральный компаратор на ОУ (операционном усилителе). Это прибор, у которого очень тонко сбалансирована разница входа и высокого сопротивления сигнала. Благодаря такой характеристики, операционный компаратор используется в низкопроводимых схемах с небольшим вольтажем.

Фото – схема компаратора

В теории, частотный операционный усилитель работает в конфигурации с открытым контуром (без отрицательной обратной связи) и может быть использован в качестве компаратора низкой производительности. Но при этом, не инвертирующий вход (+ V) находится на более высоком напряжении, чем на инвертирующий (V-). Высокое усиление, выходящее из операционного усилителя, провоцирует выход низкого напряжения на входе в устройство.

Когда неинвертирующий вход падает ниже инвертирующего входа, выходной сигнал насыщается при отрицательном уровне питания, то он все равно может проводить импульсы. Выходное напряжение ОУ ограничивается только напряжением питания. Принципиальная электрическая схема ОУ работает в линейном режиме с отрицательной обратной связью, с помощью сбалансированного сплит-источника питания (питание от ± V S ). Многие приборы, работающие с компаратором, также имеют свойство фиксировать полученные данные при помощи видео-, фото- или документальной записи. Эти электронные принципы не работают в системах, где используются разомкнутые контуры и низкопроводящие элементы.

Фото – простой компаратор

Но у компараторного усилителя существует несколько существенных недостатков:

Операционные усилители предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью. Но при этом, ОУ имеет более длительный режим восстановления;
Почти все операционные усилители имеют конденсатор внутренней компенсации, который ограничивает скорость нарастания выходного напряжения для высокочастотных сигналов. Исходя из этого, данная схема немного задерживает импульс;
Компаратор не имеет внутреннего гистерезиса.

Из-за этих недостатков, компаратор для управления различными схемами, в большинстве случаев, используется без усилителя, исключением является генератор.

Компаратор предназначен для производственных процессов с ограниченным выходным напряжением, которое легко взаимодействует с цифровой логикой. Поэтому его часто используются в различных термических приборах (терморегулятор, реле температуры). Также его применяют для сравнения сигналов и сопротивлений таких устройств, как таймер, стабилизатор и прочая схемотехника.

Фото – аналоговый компаратор

Видео: компараторы

Программирование и компаратор

Компоратор используется не только как часть электрической схемы ШИМ и т. д., его часто используют для создания отдельных программ или их компонентов. Например, устройство часто используется для создания java-коллекций.

Чтобы работать, Вам понадобится специальная программа Maven. Для начала Вам нужно создать проект, для полноценной работы необходимо подключение к интернету. Создаете новый проект, в структуре выберете два компонента: comparator и pojo. Наличие проверяется при помощи утилиты JUnit 4.11;
Установите pom.xml и создайте новый файл

Прерывание процесса недопустимо, поэтому очень важно на каждом этапе сохранять. После осуществляется создание и настройка POJO, где указываются нужные настройки

Параметры зависят от требований к конкретной библиотеке. Это могут быть даты рождения, общая информация по проживанию и т. д.;
И только после создается компаратор. Это класс, который используется для поверки данных и их распределения по нужным папкам. Использование данного класса необходимо, если нужно отсортировать определенную информацию по заданным параметрам (цвета, размеры, даты). Благодаря этому обеспечивается защита данных и их классификация по определенному принципу.

Купить готовый компаратор можно в любом магазине радиотехнических приборов и электротехники. Цена прибора варьируется в зависимости от его назначения и количества каналов.

50 шт. LM393 DIP Cдвоенный компаратор. US $2.00

В электронике, компаратор представляет собой устройство, которое сравнивает между собой два электрических сигнала и выводит цифровой сигнал, указывающий на увеличение одного входного сигнала над другим. Компаратор имеет два аналоговых входа и один цифровой выход.

Компаратор, как правило, построен на дифференциальном усилителе с высоким коэффициентом усиления. Компараторы широко используются в устройствах, которые измеряют и оцифровывают аналоговые сигналы, например, в аналого-цифровых преобразователях (АЦП)

Примеры работы компаратора приведены на основе микросхемы LM339 (счетверенный компаратора напряжений) и LM393 (сдвоенный компаратор напряжения). Эти две микросхемы по своему функционалу идентичны. Компаратор напряжения LM311 так же может быть использован в данных примерах, но он имеет ряд функциональных особенностей.

Индикатор температуры на четыре фиксированных уровня (LM339, LM325AH)

В некоторых случаях требуется определить, что температура какого-либо объекта находится в некоторых заданных пределах, либо не ниже или не выше определенного предела. Здесь предлагается схема очень точного четырехпорогового индикатора температуры со светодиодной индикацией.

Причем, пороги включения индикаторных светодиодов можно устанавливать для каждого светодиода произвольно и даже в любом порядке без какого-либо вторжения в схему прибора. Это можно даже сделать непосредственно на объекте, при помощи обычного мультиметра и отвертки для регулировки подстроечных резисторов. Дело в том, что данный прибор измеряет температуру с помощью датчика LM235AH, который, по сути является стабилитроном, напряжение стабилизации которого линейно зависит от температуры.

Заключение

А теперь собственно ваше практическое задание: на основе вышеизложенного собрать простую схему на компараторе и показать её любому своему знакомому с объяснениями как это работает. Особенно рекомендую собрать схему на датчик перегрева и протестировать её работу на примере стакана с горячей водой. Присылайте свои фото и комментарии с практикумом на адрес info<собака>meanders.ru. А в качестве бонуса фотографии самого интересного практикума я выложу ниже в данной статье со ссылками на собравшего.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Эта статья содержит основную информацию о работе компараторов напряжения построенных на интегральных микросхемах и может быть использована в качестве справочного материала для построения различных схем.