Operatsion kuchaytirgichlarga asoslangan analog regulyatorlar. Operatsion kuchaytirgichdagi pwm kontrolleri

kiritish qarshilik teskari kuchaytirgich qarshilik Ringa teng, chunki kirish signali manbasidan (GB) barcha oqim u orqali oqadi.
Keling, doimiy Roocni o'zgaruvchi bilan almashtiramiz, masalan, nominal qiymati 10 kOm (6-rasm).

Guruch. 6 O'zgaruvchan daromadli teskari kuchaytirgich sxemasi
Slayderning o'ng (sxema bo'yicha) pozitsiyasi bilan daromad Rooc / Rin \u003d 10 kOm / 1 kOm = 10 bo'ladi. Rooc slayderini chapga siljitish (qarshiligini kamaytirish), kontaktlarning zanglashiga olib kirishi kamayadi va nihoyat, o'zining o'ta chap holatida u nolga teng bo'ladi, chunki yuqoridagi formulada hisoblagich nolga aylanadi. har qanday maxrajning qiymati. Kirish signalining har qanday qiymati va polaritesi uchun chiqish ham nolga teng bo'ladi. Bunday sxema ko'pincha ovozli signalni kuchaytirish davrlarida, masalan, mikserlarda qo'llaniladi, bu erda siz noldan daromadni sozlashingiz kerak.
B) teskari bo'lmagan yoqish (7-rasm).

Guruch. 7 Inverting bo'lmagan inklyuziyadagi op-ampning ishlash printsipi
Rinning chap pimi o'rta nuqtaga ("tuproq") ulanadi va +1 V ga teng kirish signali to'g'ridan-to'g'ri inverting bo'lmagan kirishga qo'llaniladi. Tahlilning nuanslari yuqorida "chaynalgan"ligi sababli, bu erda biz faqat muhim farqlarga e'tibor qaratamiz.
Tahlilning birinchi bosqichida biz bir-biriga teng va 1 kOm ga teng Rooc va Rin qarshiliklarini ham olamiz. Chunki inverting bo'lmagan kirishda potentsial +1 V ni tashkil qiladi, keyin 2-qoidaga ko'ra, bir xil potentsial (+1 V) inverting kirishida bo'lishi kerak (rasmda ko'rsatilgan). Buning uchun Rooc rezistorining o'ng terminalida (op-ampning chiqishi) +2 V kuchlanish bo'lishi kerak. Ikiritish Va Ioos, 1 mA ga teng, endi Rooc va Rin rezistorlari orqali teskari yo'nalishda oqadi (o'qlar bilan ko'rsatilgan). Biz tushundik teskari bo'lmagan kuchaytirgich 2 daromad bilan, chunki +1V kirish +2V chiqishni hosil qiladi.
G'alati, shunday emasmi? Baholar teskari ulanishda bo'lgani kabi bir xil (farq shundaki, signal boshqa kirishga qo'llaniladi) va daromad aniq. Buni birozdan keyin ko'rib chiqamiz.
Endi biz Rooc qiymatini 2 kOhm ga oshiramiz. Oqimlar muvozanatini saqlash uchun Ikiritish = Ioos va inverting kirishining potentsiali +1 V, op-ampning chiqishi allaqachon +3 V bo'lishi kerak. Ku \u003d 3 V / 1 V \u003d 3!
Agar biz Ku qiymatlarini teskari bo'lmagan ulanish bilan inverting bilan, bir xil Rooc va Rin reytinglari bilan taqqoslasak, barcha holatlarda daromad bittaga katta ekanligi ayon bo'ladi. Biz formulani olamiz:
Ku \u003d Uout / Uin + 1 \u003d (Rooc / Rin) + 1 (3)
Nima uchun bu sodir bo'lmoqda? Ha, juda oson! NFB teskari ulanishda bo'lgani kabi ishlaydi, lekin 2-qoidaga ko'ra, teskari bo'lmagan kirish potentsiali har doim inverting bo'lmagan ulanishda inverting kirishining potentsialiga qo'shiladi.
Shunday qilib, inverting bo'lmagan inklyuziya bilan 1 ga teng daromad olish mumkin emasmi? Nega yo'q, nega. Keling, rasmni tahlil qilganimiz kabi Rooc qiymatini kamaytiraylik. 6. Uning qiymati nolga teng bo'lganda - teskari kirish bilan chiqishni qisqa tutashuv bilan (8-rasm, A), 2-qoidaga ko'ra, chiqish shunday kuchlanishga ega bo'ladiki, inverting kirishining potentsiali potentsialga teng bo'ladi. inverting bo'lmagan kirishning, ya'ni +1 V. Biz olamiz: Ku \u003d 1 V / 1 V \u003d 1 (!) Xo'sh, teskari kirish oqimni iste'mol qilmagani uchun va u bilan chiqish o'rtasida potentsial farq yo'qligi sababli, bu sxemada oqim oqmaydi.

Guruch. 8 Op-ampni kuchlanish izdoshi sifatida yoqish sxemasi
Rin odatda ortiqcha bo'ladi, chunki u op-ampning chiqishi ishlashi kerak bo'lgan yuk bilan parallel ravishda ulanadi va uning chiqish oqimi u orqali behuda o'tadi. Va agar siz Rookni tark etsangiz nima bo'ladi, lekin Rinni olib tashlasangiz (8-rasm, B)? Keyin Ku = Roos / Rin + 1 daromad formulasida Rinning qarshiligi nazariy jihatdan abadiylikka yaqinlashadi (aslida, albatta, yo'q, chunki taxtada qochqinlar mavjud va op-ampning kirish oqimi ahamiyatsiz bo'lsa ham , nol hali ham teng emas) va Rooc / Rin nisbati nolga tenglashtirilgan. Formulada faqat bittasi qoladi: Ku \u003d + 1. Ushbu sxema uchun daromad birdan kam bo'lishi mumkinmi? Yo'q, kamroq hech qanday sharoitda ishlamaydi. Egri echkida daromad formulasidagi "qo'shimcha" birlikni aylanib o'ta olmaysiz ...
Barcha "qo'shimcha" rezistorlarni olib tashlaganimizdan so'ng, biz sxemani olamiz teskari bo'lmagan takrorlagich shaklda ko'rsatilgan. 8, V.
Bir qarashda, bunday sxema amaliy ma'noga ega emas: nega bizga bitta va hatto teskari bo'lmagan "kuchaytirish" kerak - nima, siz shunchaki signal yuborolmaysiz ??? Biroq, bunday sxemalar juda tez-tez ishlatiladi va shuning uchun. 1-qoidaga ko'ra, oqim op-ampning kirishlariga tushmaydi, ya'ni. kirish empedansi teskari bo'lmagan izdosh juda katta - bir xil o'nlab, yuzlab va hatto minglab MŌ (xuddi shunday 7-rasmga muvofiq sxema uchun ham amal qiladi)! Lekin chiqish qarshiligi juda kichik (Ohm fraktsiyalari!). Op-ampning chiqishi, 2-qoidaga ko'ra, teskari kirishda teskari bo'lmaganida bo'lgani kabi, bir xil potentsialni saqlab qolishga harakat qilib, "barcha kuchi bilan chayqaladi". Yagona cheklov - op-ampning ruxsat etilgan chiqish oqimi.
Ammo bu joydan biz bir oz yon tomonga siljiymiz va op-ampning chiqish oqimlari masalasini biroz batafsilroq ko'rib chiqamiz.
Ko'pgina umumiy maqsadli op-amplar uchun texnik xususiyatlar ularning chiqishiga ulangan yukning qarshiligi bo'lmasligi kerakligini aytadi. Kamroq 2 kOm Ko'proq - xohlaganingizcha. Juda kichikroq raqam uchun u 1 kOm (K140UD ...). Bu shuni anglatadiki, eng yomon sharoitlarda: maksimal besleme zo'riqishida (masalan, ± 16 V yoki jami 32 V), chiqish va ta'minot relslaridan biri o'rtasida bog'langan yuk va qarama-qarshi qutbli maksimal chiqish kuchlanishi, a yukga taxminan 30 V kuchlanish qo'llaniladi.Bu holda, u orqali o'tadigan oqim: 30 V / 2000 Ohm = 0,015 A (15 mA) bo'ladi. Juda oz emas, lekin juda ko'p ham emas. Yaxshiyamki, ko'pgina umumiy maqsadli op-amplar o'rnatilgan haddan tashqari oqim muhofazasiga ega - odatdagi maksimal chiqish oqimi 25 mA ni tashkil qiladi. Himoya op-ampning haddan tashqari qizishi va ishdan chiqishini oldini oladi.
Agar ta'minot kuchlanishlari ruxsat etilgan maksimal bo'lmasa, u holda minimal yuk qarshiligini mutanosib ravishda kamaytirish mumkin. Aytaylik, 7,5 ... 8 V (jami 15 ... 16 V) quvvat manbai bilan u 1 kOhm bo'lishi mumkin.
IN) differensial yoqish (9-rasm).

Guruch. 9 Differensial ulanishda op-ampning ishlash printsipi
Shunday qilib, faraz qilaylik, Rin va Rooc bir xil ko'rsatkichlari 1 kOm ga teng, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ikkala kirishiga ham +1 V ga teng bir xil kuchlanishlar qo'llaniladi (9-rasm, A). Rin rezistorining ikkala tomonidagi potentsiallar bir-biriga teng bo'lgani uchun (rezistordagi kuchlanish 0 ga teng), u orqali oqim o'tmaydi. Bu shuni anglatadiki, Rooc rezistori orqali oqim ham nolga teng. Ya'ni, bu ikki qarshilik hech qanday funktsiyani bajarmaydi. Aslida, biz aslida inverting bo'lmagan izdoshga ega bo'ldik (8-rasm bilan solishtiring). Shunga ko'ra, biz chiqishda teskari bo'lmagan kirishda bo'lgani kabi bir xil kuchlanishni olamiz, ya'ni +1 V. Keling, kontaktlarning zanglashiga olib kiruvchi kirishidagi kirish signalining polaritesini o'zgartiramiz (GB1 ni aylantiramiz) va minus 1 V ni qo'llaymiz. (9-rasm, B). Endi Rin terminallari o'rtasida 2 V kuchlanish qo'llaniladi va u orqali oqim o'tadi Iichida\u003d 2 mA (Umid qilamanki, endi nima uchun bunday bo'lganini batafsil tavsiflash kerak emasmi?). Ushbu oqimning o'rnini qoplash uchun Rooc orqali 2 mA oqim ham oqishi kerak. Va buning uchun op-ampning chiqishi +3 V kuchlanishga ega bo'lishi kerak.
Aynan o'sha erda teskari bo'lmagan kuchaytirgichning daromad olish formulasida qo'shimchaning zararli "g'azabi" paydo bo'ldi. Ma'lum bo'lishicha, bunday bilan soddalashtirilgan Differensial kommutatsiyada daromad farqi doimiy ravishda chiqish signalini teskari bo'lmagan kirishdagi potentsialga o'zgartiradi. Muammo bor! Biroq, "Agar siz ovqatlangan bo'lsangiz ham, sizda kamida ikkita chiqishingiz bor". Bu shuni anglatadiki, biz bu qo'shimchani "zararsizlantirish" uchun inverting va inverting bo'lmagan qo'shimchalarning yutuqlarini qandaydir tarzda tenglashtirishimiz kerak.
Buning uchun kirish signalini teskari bo'lmagan kirishga to'g'ridan-to'g'ri emas, balki Rin2, R1 ajratgich orqali qo'llaymiz (9-rasm, B). Keling, ularning nominallarini ham 1 kOm uchun olaylik. Endi, op-ampning teskari bo'lmagan (va shuning uchun ham inverting) kirishida +0,5 V potentsial bo'ladi, u orqali oqim o'tadi (va Rooc) Iichida = Ioos\u003d 0,5 mA, buning uchun op-ampning chiqishi 0 V ga teng kuchlanishga ega bo'lishi kerak. Biz xohlagan narsamizga erishdik! Zanjirning ikkala kirishida teng kattalik va qutbli signallar bilan (bu holda +1 V, lekin minus 1 V va boshqa har qanday raqamli qiymatlar uchun ham xuddi shunday bo'ladi), op-ampning chiqishi nol kuchlanishni teng darajada ushlab turadi. kirish signallari farqiga.
Keling, manfiy qutblilik minus 1 V signalini teskari kiritishga qo'llash orqali ushbu fikrni tekshiramiz (9-rasm, D). Qayerda Iichida = Ioos= 2 mA, buning uchun chiqish +2 V bo'lishi kerak. Hamma narsa tasdiqlandi! Chiqish darajasi kirishlar orasidagi farqga mos keladi.
Albatta, agar Rin1 va Rooc teng bo'lsa (mos ravishda, Rin2 va R1), biz kuchaytira olmaymiz. Buni amalga oshirish uchun siz op-ampning oldingi qo'shimchalarini tahlil qilishda bo'lgani kabi, Rooc va R1 qiymatlarini oshirishingiz kerak (men buni takrorlamayman) va bu kerak qat'iy nisbatga rioya qiling:
Rook / Rin1 = R1 / Rin2. (4)
Amaliyotga bunday kiritishdan nima foyda? Va biz ajoyib xususiyatga ega bo'lamiz: chiqish kuchlanishi kirish signallarining mutlaq qiymatlariga bog'liq emas, agar ular kattaligi va qutbliligi bo'yicha bir-biriga teng bo'lsa. Faqat farq (differensial) signal chiqariladi. Bu ikkala kirishda bir xil ta'sir qiluvchi shovqin fonida juda kichik signallarni kuchaytirish imkonini beradi. Misol uchun, 50 Hz sanoat chastotali tarmoqni qabul qilish fonida dinamik mikrofondan signal.
Biroq, bu asal barrelida, afsuski, malhamda chivin bor. Birinchidan, tenglikka (4) juda qat'iy rioya qilish kerak (foizning o'ndan va ba'zan yuzdan bir qismigacha!). Aks holda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimlarning muvozanati bo'ladi va shuning uchun farqli ("anti-faza") signallarga qo'shimcha ravishda, birlashtirilgan ("umumiy rejim") signallari ham kuchayadi.
Keling, ushbu atamalarning mohiyatini tushunaylik (10-rasm).

Guruch. 10 Signal fazasining o'zgarishi
Signal fazasi - signal davrining kelib chiqishining vaqtning kelib chiqishiga nisbatan siljishini tavsiflovchi qiymat. Vaqtning kelib chiqishi ham, davrning kelib chiqishi ham o'zboshimchalik bilan tanlanganligi sababli, bir faza davriy nashr signal jismoniy ma'noga ega emas. Biroq, ikkalasi orasidagi faza farqi davriy nashr signallar jismoniy ma'noga ega bo'lgan miqdor bo'lib, u signallardan birining ikkinchisiga nisbatan kechikishini aks ettiradi. Davrning boshlanishi deb hisoblangan narsa muhim emas. Davr boshi nuqtasi uchun siz ijobiy qiyalik bilan nol qiymatini olishingiz mumkin. Bu mumkin - maksimal. Hamma narsa bizning kuchimizda.
Shaklda. 9, qizil asl signalni bildiradi, yashil - asl nusxaga nisbatan ¼ davrga, ko'k - ½ davrga siljiydi. Agar qizil va ko'k egri chiziqlarni rasmdagi egri chiziqlar bilan taqqoslasak. 2, B, ular o'zaro ekanligini ko'rish mumkin teskari. Shunday qilib, "faza ichidagi signallar" - bu har bir nuqtada bir-biriga to'g'ri keladigan signallar va "fazaga qarshi signallar" teskari bir-biriga nisbatan.
Shu bilan birga, kontseptsiya inversiyalar tushunchasidan kengroq bosqichlari, chunki ikkinchisi faqat muntazam takrorlanadigan, davriy signallarga tegishli. Va kontseptsiya inversiyalar har qanday signallarga, shu jumladan davriy bo'lmagan signallarga, masalan, audio signal, raqamli ketma-ketlik yoki doimiy kuchlanish uchun amal qiladi. Kimga bosqichi izchil qiymat bo'lsa, signal hech bo'lmaganda ma'lum bir oraliqda davriy bo'lishi kerak. Aks holda, faza ham, davr ham matematik abstraktsiyalarga aylanadi.
Ikkinchidan, Rooc = R1 va Rin1 = Rin2 teng baholari bilan differentsial ulanishdagi inverting va inverting bo'lmagan kirishlar turli xil kirish qarshiliklariga ega bo'ladi. Agar teskari kirishning kirish qarshiligi faqat Rin1 qiymati bilan aniqlansa, inverting bo'lmagan kirish qiymatlari bilan aniqlanadi. ketma-ket Rin2 va R1 ni o'z ichiga oladi (op-amp kirishlari oqim iste'mol qilmasligini unutmadingizmi?). Yuqoridagi misolda ular mos ravishda 1 va 2 kŌ bo'ladi. Va agar biz to'liq kuchaytirish bosqichini olish uchun Rooc va R1 ni oshirsak, unda farq yanada sezilarli darajada oshadi: Ku \u003d 10 bilan - mos ravishda bir xil 1 kOm va 11 kOm gacha!
Afsuski, amalda Rin1 = Rin2 va Rooc = R1 reytinglari odatda o'rnatiladi. Biroq, bu ikkala kirish uchun signal manbalari juda past bo'lsagina qabul qilinadi chiqish empedansi. Aks holda, u ushbu kuchaytiruvchi bosqichning kirish empedansi bilan ajratgichni hosil qiladi va bunday "bo'luvchilar" ning bo'linish omili boshqacha bo'lganligi sababli, natija aniq: bunday qarshilik qiymatlari bo'lgan differentsial kuchaytirgich o'zining bostirish funktsiyasini bajarmaydi. umumiy rejim (birlashtirilgan) signallari yoki bu funktsiyani yomon bajaring.
Ushbu muammoni hal qilish usullaridan biri op-ampning inverting va inverting bo'lmagan kirishlariga ulangan rezistorlar qiymatlarining tengsizligi bo'lishi mumkin. Ya'ni, Rin2 + R1 = Rin1. Yana bir muhim jihat, tenglikka aniq rioya qilishga erishishdir (4). Qoidaga ko'ra, bunga R1ni ikkita rezistorga bo'lish orqali erishiladi - doimiy, odatda kerakli qiymatning 90% va o'zgaruvchi (R2), uning qarshiligi kerakli qiymatning 20% ​​ni tashkil qiladi (11-rasm, A).

Guruch. 11 Differensial kuchaytirgichni balanslash imkoniyatlari
Yo'l odatda qabul qilinadi, lekin yana, bu muvozanatlash usuli bilan, bir oz bo'lsa-da, teskari bo'lmagan kirishning kirish empedansi o'zgaradi. Rooc bilan ketma-ket sozlash rezistorini (R5) kiritish bilan ancha barqaror variant (11-rasm, B), chunki Rooc inverting kirishining kirish qarshiligini shakllantirishda ishtirok etmaydi. Asosiysi, ularning nominal nisbatlarini "A" variantiga o'xshash saqlash (Rooc / Rin1 = R1 / Rin2).
Differensial kommutatsiya haqida gapirganimiz va takrorlanuvchilarni eslatib o'tganimiz sababli, men bitta qiziqarli sxemani tasvirlab bermoqchiman (12-rasm).

Guruch. 12 O'zgartirilgan inverting/inverting bo'lmagan izdoshlar sxemasi
Kirish signali bir vaqtning o'zida sxemaning ikkala kirishiga ham qo'llaniladi (inverting va inverting). Barcha rezistorlarning reytinglari (Rin1, Rin2 va Rooc) bir-biriga teng (bu holda, ularning haqiqiy qiymatlarini olaylik: 10 ... 100 kOm). SA kaliti bilan op-ampning teskari bo'lmagan kirishi umumiy avtobusga yopilishi mumkin.
Kalitning yopiq holatida (12-rasm, A) rezistor Rin2 kontaktlarning zanglashiga olib kelishida ishtirok etmaydi (faqat u orqali "foydasiz" oqim oqadi. Ivx2 signal manbasidan umumiy avtobusga). olamiz teskari izdosh minus 1 ga teng daromad bilan (6-rasmga qarang). Lekin SA kaliti bilan ochiq holatda (12-rasm, B), biz olamiz inverting bo'lmagan izdosh+1 ga teng daromad bilan.
Ushbu sxemaning ishlash printsipi biroz boshqacha tarzda ifodalanishi mumkin. SA tugmasi yopilganda, u minus 1 ga teng daromadli inverting kuchaytirgich sifatida ishlaydi va ochiq bo'lganda - bir vaqtning o'zida(!) Va daromadli teskari kuchaytirgich sifatida, minus 1 va daromadli +2 bo'lmagan inverting kuchaytirgich sifatida, bu erdan: Ku = +2 + (-1) = +1.
Ushbu shaklda ushbu sxema, masalan, dizayn bosqichida kirish signalining polaritesi noma'lum bo'lsa (masalan, qurilma o'rnatilgunga qadar kirish imkoni bo'lmagan sensordan) foydalanish mumkin. Agar kalit sifatida tranzistor (masalan, dala effektli tranzistor) ishlatilsa, kirish signalidan foydalanib boshqariladi. solishtiruvchi(quyida muhokama qilinadi), biz olamiz sinxron detektor(sinxron rektifikator). Bunday sxemani o'ziga xos tarzda amalga oshirish, albatta, OT ning ishlashi bilan dastlabki tanishuvdan tashqariga chiqadi va biz bu erda yana batafsil ko'rib chiqmaymiz.
Keling, kirish signallarini yig'ish printsipini ko'rib chiqaylik (13-rasm, A) va shu bilan birga Rin va Rooc rezistorlarining qiymatlari haqiqatda qanday bo'lishi kerakligini aniqlaymiz.

Guruch. 13 Inverting qo'shimchasining ishlash printsipi
Yuqorida muhokama qilingan teskari kuchaytirgichni asos qilib olamiz (5-rasm), faqat bitta emas, balki ikkita kirish rezistorlari Rin1 va Rin2 ni op-ampning kirishiga ulaymiz. Hozirgacha "ta'lim" maqsadlari uchun biz barcha rezistorlar, shu jumladan Rooc qarshiligini 1 kOhm ga teng qabul qilamiz. Rin1 va Rin2 chap terminallariga +1 V ga teng kirish signallarini etkazib beramiz.Bu rezistorlar orqali 1 mA ga teng oqimlar oqadi (chapdan o'ngga yo'naltirilgan o'qlar bilan ko'rsatilgan). Inverting kirishida teskari bo'lmagan (0 V) bilan bir xil potentsialni saqlab turish uchun kirish oqimlarining yig'indisiga (1 mA + 1 mA = 2 mA) teng oqim Rooc rezistori orqali o'tishi kerak, bu bilan ko'rsatilgan. qarama-qarshi yo'nalishda (o'ngdan chapga) ishora qiluvchi o'q, buning uchun op-ampning chiqishi minus 2 V kuchlanishga ega bo'lishi kerak.
Xuddi shu natijani (chiqish kuchlanishi minus 2 V) olish mumkin, agar inverting kuchaytirgichning kirishiga +2 V qo'llanilsa (5-rasm) yoki Rinning qiymati ikki baravar kamaytirilsa, ya'ni. 500 Ohm gacha. Rin2 rezistoriga qo'llaniladigan kuchlanishni +2 V gacha oshiramiz (13-rasm, B). Chiqishda biz minus 3 V kuchlanishni olamiz, bu kirish kuchlanishlarining yig'indisiga teng.
Ikki emas, balki xohlaganingizcha ko'p kirish bo'lishi mumkin. Ushbu sxemaning ishlash printsipi bundan o'zgarmaydi: chiqish kuchlanishi har qanday holatda ham opning inverting kirishiga ulangan rezistorlar orqali o'tadigan oqimlarning algebraik yig'indisiga (belgisini hisobga olgan holda!) to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'ladi. -amp (ularning reytinglariga teskari proportsional), ularning sonidan qat'i nazar.
Biroq, agar inverting qo'shimchasining kirishlariga +1 V va minus 1 V ga teng signallar qo'llanilsa (13-rasm, B), u holda ular orqali oqadigan oqimlar turli yo'nalishlarda bo'ladi, ular bir-birini bekor qiladi va chiqish 0 V bo'ladi. Rooc rezistori orqali bu holda oqim o'tmaydi. Boshqacha qilib aytganda, Rook orqali o'tadigan oqim algebraik tarzda yig'iladi kiritish oqimlari.
Bundan muhim bir nuqta ham kelib chiqadi: biz kichik kirish kuchlanishlari (1 ... 3 V) bilan ishlaganimizda, keng qo'llaniladigan op-ampning chiqishi Rooc uchun bunday oqimni (1 ... 3 mA) ta'minlashi mumkin edi. va op-ampning chiqishiga ulangan yuk uchun yana bir narsa qoldi. Ammo agar kirish signallarining kuchlanishlari ruxsat etilgan maksimal darajaga (ta'minot kuchlanishlariga yaqin) oshirilsa, u holda butun chiqish oqimi Rooc-ga o'tadi. Yuklashga hech narsa qolmadi. Va "o'zi uchun" ishlaydigan kuchaytiruvchi bosqich kimga kerak? Bundan tashqari, kirish rezistorining atigi 1 kŌ qiymatlari (mos ravishda teskari kuchaytirgich bosqichining kirish qarshiligini aniqlash) signal manbasini og'ir yuklaydigan ular orqali oqib o'tishi uchun haddan tashqari yuqori oqimlarni talab qiladi. Shuning uchun, haqiqiy davrlarda Rin qarshiligi 10 kOm dan kam bo'lmagan holda tanlanadi, lekin ma'lum bir daromadda Rooc juda yuqori o'rnatilmasligi uchun 100 kOm dan oshmasligi kerak. Garchi bu qiymatlar mutlaq emas, balki faqat taxminlar, ular aytganidek, "birinchi taxminda" - barchasi o'ziga xos sxemaga bog'liq. Har qanday holatda, Rooc orqali oqadigan oqim ushbu maxsus op-ampning maksimal chiqish oqimining 5 ... 10% dan oshishi istalmagan.
Yig'ilgan signallar teskari bo'lmagan kirishga ham qo'llanilishi mumkin. Ma'lum bo'lishicha teskari to'ldiruvchi. Aslida, bunday sxema inverting qo'shimchasi bilan bir xil ishlaydi, uning chiqishi kirish kuchlanishlariga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va kirish rezistorlarining qiymatlariga teskari proportsional bo'lgan signal bo'ladi. Biroq, amalda u kamroq qo'llaniladi, chunki. hisobga olinishi kerak bo'lgan "rake" ni o'z ichiga oladi.
2-qoida faqat "virtual nol potentsial"ga ega bo'lgan inverting kiritish uchun amal qilganligi sababli, inverting bo'lmagan kirish kirish kuchlanishlarining algebraik yig'indisiga teng potentsialga ega bo'ladi. Shuning uchun kirishlardan birida mavjud bo'lgan kirish kuchlanishi boshqa kirishlarga beriladigan kuchlanishga ta'sir qiladi. Inverting bo'lmagan kiritishda "virtual potentsial" yo'q! Natijada, qo'shimcha sxemalarni qo'llash kerak.
Hozirgacha biz OOS bilan OS asosidagi sxemalarni ko'rib chiqdik. Agar fikr-mulohaza butunlay olib tashlansa nima bo'ladi? Bunday holda, biz olamiz solishtiruvchi(14-rasm), ya'ni uning kirishlarida ikkita potentsialning mutlaq qiymatini solishtiradigan qurilma (inglizcha so'zdan). solishtiring- solishtiring). Uning chiqishida signallarning qaysi biri ikkinchisidan kattaroq ekanligiga qarab, ta'minot kuchlanishlaridan biriga yaqinlashadigan kuchlanish bo'ladi. Odatda, kirish signali kirishlardan biriga, ikkinchisiga esa - u bilan solishtiriladigan doimiy kuchlanish ("mos yozuvlar kuchlanishi" deb ataladi) qo'llaniladi. Bu har qanday bo'lishi mumkin, jumladan, nol potentsial (14-rasm, B).

Guruch. 14 Komparator sifatida op-ampni yoqish sxemasi
Biroq, hamma narsa "Daniya qirolligida" unchalik yaxshi emas ... Va kirishlar orasidagi kuchlanish nolga teng bo'lsa nima bo'ladi? Nazariy jihatdan, chiqish ham nolga teng bo'lishi kerak, lekin aslida - hech qachon. Agar kirishlardan biridagi potentsial boshqasining potentsialidan biroz kattaroq bo'lsa, bu komparatorning kirishlarida tasodifiy buzilishlar tufayli chiqishda xaotik kuchlanishning paydo bo'lishi uchun etarli bo'ladi.
Aslida, har qanday signal "shovqinli", chunki ta'rifiga ko'ra ideal bo'lishi mumkin emas. Va kirishlar potentsiallarining tenglik nuqtasiga yaqin bo'lgan hududda, bitta aniq kommutatsiya o'rniga komparatorning chiqishida chiqish signallarining portlashi paydo bo'ladi. Ushbu hodisaga qarshi kurashish uchun ko'pincha komparator sxemasi kiritiladi histerezis chiqishdan teskari bo'lmagan kirishga zaif ijobiy PIC yaratish orqali (15-rasm).

Guruch. 15 POS hisobiga komparatorda histerisisning ishlash prinsipi
Keling, ushbu sxemaning ishlashini tahlil qilaylik. Uning besleme zo'riqishida ± 10 V (tekis hisob uchun). Qarshilik Rin 1 kOhm, Rpos esa 10 kOm. O'rta nuqta potentsiali inverting kirishiga qo'llaniladigan mos yozuvlar kuchlanishi sifatida tanlanadi. Qizil egri chiziq Rinning chap piniga (kirish sxemalar komparator), ko'k - op-ampning inverting bo'lmagan kirishidagi potentsial va yashil - chiqish signali.
Kirish signali salbiy qutbga ega bo'lsa-da, chiqish manfiy kuchlanish bo'lib, u Rpos orqali kirish kuchlanishiga mos keladigan rezistorlar qiymatlariga teskari mutanosib ravishda qo'shiladi. Natijada, salbiy qiymatlarning butun diapazonidagi inverting bo'lmagan kirish potentsiali kirish signali darajasidan 1 V (mutlaq qiymatda) yuqori. Inverting bo'lmagan kirishning potentsiali teskari potentsialga teng bo'lishi bilanoq (kirish signali uchun bu + 1 V bo'ladi), op-amp chiqishidagi kuchlanish salbiydan o'tishni boshlaydi. ijobiy qutblanishga. Inverting bo'lmagan kirishdagi umumiy potentsial boshlanadi qor ko'chkisi kabi yanada ijobiy bo'lib, bunday o'tish jarayonini qo'llab-quvvatlaydi. Natijada, solishtirgich kirish va mos yozuvlar signallarining ahamiyatsiz shovqin tebranishlarini oddiygina "sezmaydi", chunki ular o'tish paytida teskari bo'lmagan kirishdagi potentsialning tavsiflangan "bosqichi" dan amplituda kichikroq bo'ladi. .
Kirish signalining kamayishi bilan taqqoslagichning chiqish signalining teskari o'zgarishi minus 1 V kirish kuchlanishida sodir bo'ladi. Bu kirish signali darajalari orasidagi taqqoslash moslamasining chiqishini almashtirishga olib keladigan farq, bizda teng. jami 2 V gacha bo'lgan holat deyiladi histerezis. Ringa nisbatan Rpos qarshiligi qanchalik katta bo'lsa (POS chuqurligi qanchalik kichik bo'lsa), kommutatsiya histerizisi shunchalik kichik bo'ladi. Shunday qilib, Rpos \u003d 100 kOm bilan u atigi 0,2 V, Rpos \u003d 1 MŌ bilan esa 0,02 V (20 mV) bo'ladi. Histerezis (PIC chuqurligi) ma'lum bir sxemadagi komparatorning haqiqiy ish sharoitlari asosida tanlanadi. Qaysi birida 10 mV ko'p bo'ladi va qaysi birida - va 2 V kichik bo'ladi.
Afsuski, komparator sifatida har bir op-ampdan ham foydalanish mumkin emas. Analog va raqamli signallarni moslashtirish uchun maxsus komparator mikrosxemalar ishlab chiqariladi. Ulardan ba'zilari raqamli TTL mikrosxemalariga (597CA2), ba'zilari - raqamli ESL mikrosxemalariga (597CA1) ulanish uchun ixtisoslashgan, ammo aksariyati shunday deb ataladi. "umumiy foydalanish uchun taqqoslagichlar" (LM393/LM339/K554CA3/K597CA3). Ularning op amperlardan asosiy farqi ochiq kollektorli tranzistorda ishlab chiqarilgan chiqish bosqichining maxsus qurilmasida yotadi (16-rasm).

Guruch. 16 Umumiy ilovalar uchun komparator chiqish bosqichi
va uning yuk rezistoriga ulanishi
Bu tashqi vositadan majburiy foydalanishni talab qiladi yuk qarshiligi(R1), ularsiz chiqish signali jismoniy jihatdan yuqori (ijobiy) chiqish darajasini hosil qila olmaydi. Yuk qarshiligi ulangan +U2 kuchlanishi taqqoslash chipining o'zi +U1 ta'minot kuchlanishidan farq qilishi mumkin. Bu TTL yoki CMOS bo'lsin, kerakli chiqish darajasini ta'minlash uchun oddiy vositalarga imkon beradi.