オペアンプをコンパレータ回路として使用する方法

この投稿では、入力差動を比較して対応する出力を生成するための回路のコンパレータとしてオペアンプを使用する方法を包括的に学習します。

オペアンプコンパレータとは

私たちはずっと オペアンプICを使用 おそらく私たちが電子工学を学び始めて以来、私はこの素晴らしい小さなIC 741について言及しています。これにより、事実上すべてのコンパレータベースの回路設計が実現可能になります。

ここでは、このICの簡単なアプリケーション回路の1つについて説明します。 コンパレータとして構成 、当然のことながら、次のアプリケーションは、ユーザーの好みに応じてさまざまな方法で変更できます。

名前が示すように、オペアンプコンパレータは、特定のパラメータセットを比較する機能を指します。または、場合のように2、3の大きさの場合もあります。

エレクトロニクスでは主に電圧と電流を扱っているため、これらの要素が唯一のエージェントになり、関連するさまざまなコンポーネントを操作、調整、または制御するために使用されます。

提案されているオペアンプコンパレータの設計では、下の図に示すように、基本的に2つの異なる電圧レベルが入力ピンで使用されて比較されます。

入力ピンの電圧は、オペアンプのDC電源レベルを超えてはなりません。上の図では、+ 12Vを超えてはなりません。

オペアンプの2つの入力ピンは反転（マイナス記号付き）と呼ばれ、非反転ピン（プラス記号付き）はオペアンプの検出入力になります。

コンパレータとして使用する場合、以下に示すように、2つのピンのうちの1つのピンには固定基準電圧が印加され、もう1つのピンにはレベルを監視する必要のある電圧が供給されます。

上記の電圧の監視は、他の相補ピンに印加された固定電圧を参照して行われます。

したがって、監視対象の電圧が固定基準しきい値電圧を上回ったり下回ったりすると、出力は状態を元に戻すか、元の状態を変更するか、出力電圧の極性を変更します。

ビデオデモ

オペアンプコンパレータのしくみ

次の光センサースイッチの回路例を調べて、上記の説明を分析してみましょう。

回路図を見ると、次のように構成された回路が見つかります。

+電源ピンであるオペアンプのピン＃7が正のレールに接続されていることがわかります。同様に、負の電源ピンであるピン＃4は、電源の負またはゼロの電源レールに接続されています。 。

上記のピン接続のカップルは、ICに電力を供給して、意図した機能を実行できるようにします。

前に説明したように、ICのピン＃2は、両端が電源の正および負のレールに接続されている2つの抵抗の接合部に接続されています。

この抵抗の配置は分圧器と呼ばれ、これらの抵抗器の接合部の電位または電圧レベルは供給電圧の約半分になるため、供給電圧が12の場合、分圧器ネットワークの接合部は6ボルトなどになります。

供給電圧が適切に調整されている場合、上記の電圧レベルも適切に固定されるため、ピン＃2の基準電圧として使用できます。

したがって、抵抗R1 / R2の接合電圧を参照すると、この電圧はピン＃2の基準電圧になります。これは、ICがこのレベルを超える可能性のある電圧を監視して応答することを意味します。

監視対象の検出電圧は、ICのピン＃3に印加されます。この例では、LDRを介しています。ピン＃3は、LDRピンとプリセット端子の接合部に接続されています。

つまり、この接合部は再び分圧器になりますが、LDR値を固定できず、周囲光の状態によって変化するため、今回は電圧レベルが固定されていません。

ここで、夕暮れが落ちたときのある時点で回路にLDR値を検出させたい場合は、ピン＃3またはLDRとプリセットの接合部の電圧が6Vマークをちょうど超えるようにプリセットを調整します。

これが発生すると、値がピン＃2の固定基準を超えて上昇し、ピン＃2の基準電圧を超えて上昇しているセンス電圧についてICに通知します。これにより、ICの出力が即座に元に戻り、最初のゼロ電圧から正に変化します。ポジション。

ICの状態がゼロから正に変化すると、リレードライバステージがトリガーされ、リレーの関連する接点に接続されている可能性のある負荷またはライトがオンになります。

ピン＃2に接続された抵抗の値は、ピン＃3の検出しきい値を変更するために変更される場合もあるため、すべて相互に依存し、回路パラメータを広範囲に変化させることができます。

R1とR2のもう1つの特徴は、2極性電源を使用する必要がないため、関連する構成が非常にシンプルできちんとなっていることです。

センシングパラメータと調整パラメータの交換

以下に示すように、ICの入力ピン位置を交換するか、LDRとプリセットの位置のみを交換する別のオプションを検討することにより、上記で説明した動作応答を逆にすることができます。

これは、コンパレータとして構成された場合の基本的なオペアンプの動作です。

要約すると、オペアンプベースのコンパートメントでは、次の操作が行われると言えます。

実例＃1

1）反転ピン（-）に固定電圧リファレンスが印加され、非反転（+）入力ピンが変化する検出電圧にさらされると、オペアンプの出力は（+）である限り0Vまたは負のままになります。ピン電圧は（-）基準ピン電圧レベルを下回っています。

あるいは、（+）ピンの電圧が（-）電圧より高くなるとすぐに、出力はすぐに正の電源DCレベルになります。

例＃2

1）逆に、非反転ピン（+）に固定電圧リファレンスが印加され、反転（-）入力ピンに変化する検出電圧がかかると、オペアンプの出力は、DCレベルまたは正の電源を維持します。 （-）ピン電圧は（+）基準ピン電圧レベルを下回っています。

あるいは、（-）ピンの電圧が（+）電圧より高くなるとすぐに、出力はすぐに負になるか、0Vにオフに切り替わります。