व्होल्टेज तुलनाकर्ता म्हणजे काय आणि ते कशासाठी आहे?

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्सची रचना करताना, अनेकदा दोन व्होल्टेजच्या पातळीची तुलना करणे आवश्यक असते. यासाठी, कंपॅरेटरसारखे उपकरण वापरले जाते. नोडचे नाव लॅटिन comparere वर परत जाते, किंवा त्याऐवजी, तुलना करण्यासाठी - तुलना करण्यासाठी इंग्रजीमध्ये.

व्होल्टेज तुलनाकर्ता काय आहे

सर्वसाधारण बाबतीत, तुलनाकर्ता हे असे उपकरण असते ज्यामध्ये तुलनात्मक मूल्ये (व्होल्टेज) पुरवण्यासाठी दोन इनपुट असतात आणि तुलनाच्या परिणामासाठी आउटपुट असते. तुलनात्मक पॅरामीटर्स पुरवण्यासाठी तुलनाकर्त्याकडे दोन इनपुट आहेत - थेट आणि व्यस्त. जेव्हा थेट इनपुटचे व्होल्टेज व्यस्त एकापेक्षा जास्त असेल तेव्हा आउटपुट लॉजिकल युनिटवर सेट केले जाते, आणि शून्य - उलट असल्यास. जर, व्युत्क्रम आणि थेट इनपुटमधील सकारात्मक फरकासह, एक सेट केला असेल आणि विरुद्ध परिस्थितीत - शून्य असेल, तर अशा तुलनाकर्त्याला इनव्हर्टिंग म्हणतात.

तुलनाकर्त्याच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत

वर तुलना करणारा तयार करणे सोयीचे आहे ऑपरेशनल एम्पलीफायर (OU).यासाठी, त्याचे गुणधर्म थेट वापरले जातात:

• डायरेक्ट आणि इनव्हर्टिंग इनपुटमधील सिग्नल फरक वाढवणे;
• अनंत (सरावात - 10000 आणि वरील) प्रवर्धन घटक.

ओप-अँपच्या ऑपरेशनला तुलनाकर्ता म्हणून खालील स्विचिंग योजनेसह विचारात घेतले जाऊ शकते:

10000 च्या वाढीसह एक op-amp असू द्या, पुरवठा व्होल्टेज द्विध्रुवीय आहे, + 5 V आणि उणे 5 V आहे. दुभाजक इनव्हर्टिंग इनपुटवर, संदर्भ पातळी अचूक 0 व्होल्टवर सेट केली जाते, थेट इनपुटवर, पोटेंशियोमीटर स्लाइडरमधून वजा 5 व्होल्ट काढले जातात. ऑपरेशनल अॅम्प्लीफायरने फरक 10,000 पटीने वाढवला पाहिजे, सैद्धांतिकदृष्ट्या, आउटपुटवर वजा 50,000 व्होल्टचा व्होल्टेज दिसला पाहिजे. परंतु ओपॅम्पमध्ये असे व्होल्टेज घेण्यासाठी कोठेही नाही आणि ते जास्तीत जास्त शक्य - पुरवठा व्होल्टेज, वजा 5 व्होल्ट तयार करते.

जर तुम्ही डायरेक्ट इनपुटवर व्होल्टेज वाढवायला सुरुवात केली, तर op amp इनपुटमधील व्होल्टेज फरक सेट करण्याचा प्रयत्न करेल, 10000 ने गुणाकार केला जाईल. इनपुट व्होल्टेज शून्याच्या जवळ येईल आणि अंदाजे उणे 0.0005 V होईल तेव्हा ते यशस्वी होईल. आणखी वाढीसह पॉझिटिव्ह इनपुटवर इनपुट व्होल्टेज, आउटपुट शून्य आणि त्याहून अधिक वाढेल आणि +0.0005 व्होल्टच्या व्होल्टेजवर ते +5 V होईल आणि पुढे वाढणार नाही - कुठेही नाही. अशा प्रकारे, जेव्हा इनपुट व्होल्टेज शून्य पातळी (अधिक अचूकपणे, उणे 0.0005 व्होल्ट - + 0.0005) पार करते, तेव्हा आउटपुट व्होल्टेज उणे 5 व्होल्टवरून +5 व्होल्टवर जाईल. दुसऱ्या शब्दांत, जोपर्यंत डायरेक्ट इनपुटवरील व्होल्टेज इनव्हर्टिंग इनपुटच्या तुलनेत कमी आहे, तोपर्यंत तुलनाकर्ता आउटपुट शून्यावर सेट केला जातो. उच्च असल्यास - एक.

वजा 0.0005 व्होल्ट ते + 0.0005 पर्यंतच्या इनपुटमधील पातळीतील फरकाचा विभाग स्वारस्य आहे.सिद्धांतानुसार, जेव्हा ते पास होईल, तेव्हा नकारात्मक ते सकारात्मक पुरवठा व्होल्टेजमध्ये सहज वाढ होईल. सराव मध्ये, ही श्रेणी खूप अरुंद आहे, आणि हस्तक्षेप, हस्तक्षेप, पुरवठा व्होल्टेज अस्थिरता इ. इनपुट्सवर व्होल्टेजच्या अंदाजे समानतेसह, दोन्ही दिशांमध्ये तुलनाकर्त्याचे गोंधळलेले ऑपरेशन होईल. op-amp चा फायदा जितका कमी असेल तितकी ही अस्थिरतेची चौकट विस्तीर्ण. जर तुलनेने अ‍ॅक्ट्युएटर नियंत्रित केले तर ते वेळेत कार्य करण्यास कारणीभूत ठरेल (रिलेवर क्लिक करणे, वाल्व स्लॅम करणे इ.), ज्यामुळे त्याचे यांत्रिक बिघाड किंवा जास्त गरम होऊ शकते.

हे टाळण्यासाठी, डॅश केलेल्या रेषेद्वारे दर्शविलेले रेझिस्टर चालू करून उथळ सकारात्मक अभिप्राय तयार केला जातो. संदर्भाच्या सापेक्ष व्होल्टेज वर आणि खाली जात असताना स्विचिंग थ्रेशोल्ड हलवून, यामुळे थोडा हिस्टेरेसिस तयार होतो. उदाहरणार्थ, तुलनाकर्ता 0.1 व्होल्ट वर स्विच करेल आणि अगदी शून्य वर खाली जाईल (फीडबॅकच्या खोलीवर अवलंबून). हे अस्थिरता विंडो दूर करेल. या रेझिस्टरचे मूल्य अनेक शंभर किलो-ओहम ते अनेक मेगा-ओमपर्यंत असू शकते. प्रतिकार जितका कमी असेल तितका थ्रेशोल्डमधील फरक जास्त.

विशेष तौलनिक आयसी देखील आहेत. उदाहरणार्थ, LM393. अशा मायक्रोसर्किटमध्ये, एक हाय-स्पीड ऑपरेशनल अॅम्प्लीफायर (किंवा अनेक) आहे, एक अंगभूत विभाजक स्थापित केला जाऊ शकतो जो संदर्भ व्होल्टेज तयार करतो. सामान्य हेतू op amps वर बनवलेल्या अशा तुलनाकार आणि उपकरणांमधील आणखी एक फरक असा आहे की त्यापैकी अनेकांना एकध्रुवीय वीज पुरवठा आवश्यक आहे. बहुतेक ओपॅम्प्सना द्विध्रुवीय व्होल्टेजची आवश्यकता असते. यंत्राच्या विकासादरम्यान मायक्रोसर्किटच्या प्रकाराची निवड केली जाते.

डिजिटल तुलनाकर्त्यांची वैशिष्ट्ये

डिजीटल तंत्रज्ञानामध्ये तुलना करणारे देखील वापरले जातात, जरी हे पहिल्या दृष्टीक्षेपात विरोधाभासी वाटत असले तरी. शेवटी, फक्त दोन व्होल्टेज पातळी आहेत - एक आणि शून्य. आणि त्यांची तुलना करणे निरर्थक आहे. परंतु आपण दोन बायनरी संख्यांची तुलना करू शकता, ज्या कोणत्याही अॅनालॉग मूल्यांमध्ये (व्होल्टेजसह) रूपांतरित केल्या जाऊ शकतात.

बिट्समध्ये समान लांबीचे दोन बायनरी शब्द असू द्या:

X=X₃एक्स₂एक्स₁एक्स₀ आणि Y=Y₃वाय₂वाय₁वाय.

जर सर्व बिट्स बिटवाईज समान असतील तर ते मूल्यात समान मानले जातात:

1101=1101 => X=Y.

किमान एक बिट भिन्न असल्यास, संख्या समान नाहीत. सर्वात महत्त्वाच्या बिटापासून सुरुवात करून, बिटवाइज तुलना करून मोठी संख्या निर्धारित केली जाते:

• 1101>101 - येथे X चा पहिला बिट Y च्या पहिल्या बिटापेक्षा मोठा आहे आणि X>Y;
• 1101>101 - पहिले बिट समान आहेत, परंतु X चा दुसरा बिट मोठा आहे आणि X>Y;
• 111<1110 - Y मध्ये मोठा तिसरा बिट आहे, आणि X<Y च्या किमान महत्त्वाच्या अंकाचे मोठे मूल्य काही फरक पडत नाही.

अशा तुलनेची अंमलबजावणी मूलभूत घटकांच्या लॉजिक सर्किट्सवर तयार केली जाऊ शकते AND-NOT, OR-NOT, परंतु तयार उत्पादने वापरणे सोपे आहे. उदाहरणार्थ, 4063 (CMOS), 7485 (TTL), घरगुती K564IP2 आणि मायक्रोसर्किट्सची इतर मालिका. ते डेटा आणि कंट्रोल इनपुटच्या संबंधित संख्येसह 2-8 बिट तुलना करणारे आहेत. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, डिजिटल तुलनाकर्त्यांमध्ये 3 आउटपुट असतात:

• अधिक;
• कमी;
• समान

अॅनालॉग उपकरणांच्या विपरीत, बायनरी तुलनाकर्त्यांसह, इनपुटमध्ये समानता ही अनिष्ट परिस्थिती नाही आणि ती टाळण्याचा प्रयत्न केला जात नाही.

असे उपकरण बुलियन बीजगणित फंक्शन्स वापरून प्रोग्रॅमॅटिक पद्धतीने तयार करणे देखील सोपे आहे.दुसरा पर्याय - बर्‍याच मायक्रोकंट्रोलरमध्ये स्वतंत्र बाह्य आउटपुटसह "ऑनबोर्ड" अॅनालॉग तुलना करणारे असतात, जे अंतर्गत सर्किटमध्ये 0 किंवा 1 च्या रूपात दोन मूल्यांची तुलना करून तयार परिणाम देतात. यामुळे लहान संगणकीय प्रणालींचे संसाधन वाचते. .

व्होल्टेज तुलनाकर्ता कुठे वापरला जातो?

तुलनाकर्त्याची व्याप्ती विस्तृत आहे. त्यावर, उदाहरणार्थ, आपण थ्रेशोल्ड रिले तयार करू शकता. हे करण्यासाठी, आपल्याला एका सेन्सरची आवश्यकता आहे जे कोणतेही मूल्य व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित करते. हे मूल्य असू शकते:

• प्रदीपन पातळी;
• आवाजाची पातळी;
• भांडे किंवा जलाशयातील द्रव पातळी;
• इतर कोणतीही मूल्ये.

पोटेंशियोमीटरचा वापर तुलनाकर्त्याचा ट्रिगर स्तर सेट करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. की द्वारे आउटपुट सिग्नल इंडिकेटर किंवा अॅक्ट्युएटरला दिला जातो.

आपण हिस्टेरेसिस वाढविल्यास, तुलनाकर्ता श्मिट ट्रिगर म्हणून कार्य करू शकतो. जेव्हा इनपुटवर हळूहळू बदलणारे व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा आउटपुट होईल स्वतंत्र सिग्नल उभे मोर्चे सह.

दोन घटक दोन-थ्रेशोल्ड कंपॅरेटर किंवा विंडो कॉम्पॅरेटर तयार करण्यासाठी जोडले जाऊ शकतात.

येथे, प्रत्येक तुलनाकर्त्यासाठी थ्रेशोल्ड व्होल्टेज स्वतंत्रपणे सेट केले आहे - थेट इनपुटवर वरच्यासाठी, उलट एकावर खालच्यासाठी. विनामूल्य इनपुट एकत्र केले जातात, ते मोजलेल्या व्होल्टेजसह पुरवले जातात. आउटपुट "माउंटिंग OR" योजनेनुसार जोडलेले आहेत. जेव्हा व्होल्टेज सेट केलेल्या वरच्या किंवा खालच्या मर्यादेच्या पलीकडे जाते, तेव्हा तुलनाकर्त्यांपैकी एक आउटपुटमध्ये उच्च पातळी तयार करतो.

एक बहुस्तरीय तुलनाकर्ता अनेक घटकांमधून एकत्र केला जातो, ज्याचा वापर रेखीय व्होल्टेज निर्देशक म्हणून केला जाऊ शकतो किंवा व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित मूल्य म्हणून केला जाऊ शकतो. चार स्तरांसाठी, योजना खालीलप्रमाणे असेल:

या सर्किटमध्ये, प्रत्येक घटकाच्या इनपुटवर एक संदर्भ व्होल्टेज लागू केला जातो. इनव्हर्टिंग इनपुट एकत्र जोडलेले आहेत, ते मोजलेले सिग्नल प्राप्त करतात. ट्रिगर पातळी गाठल्यावर, संबंधित एलईडी दिवे उजळतात. जर रेडिएटिंग घटक एका ओळीत व्यवस्थित केले असतील तर, एक हलकी पट्टी प्राप्त होईल, ज्याची लांबी लागू व्होल्टेजच्या पातळीनुसार बदलते.

हेच सर्किट अॅनालॉग-टू-डिजिटल कन्व्हर्टर (ADC) म्हणून वापरले जाऊ शकते. हे इनपुट व्होल्टेजला संबंधित बायनरी कोडमध्ये रूपांतरित करते. एडीसीमध्ये जितके अधिक घटक समाविष्ट केले जातात, तितकी खोली जास्त, रूपांतरण अधिक अचूक. सराव मध्ये, लाइन कोड वापरण्यास गैरसोयीचे आहे आणि ते एन्कोडर वापरून परिचित कोडमध्ये रूपांतरित केले जाते. एन्कोडर तार्किक घटकांवर तयार केला जाऊ शकतो, तयार मायक्रोक्रिकेट वापरू शकतो किंवा योग्य फर्मवेअरसह रॉम वापरू शकतो.

व्यावसायिक आणि हौशी सर्किटरीमधील तुलनाकर्त्यांची व्याप्ती वैविध्यपूर्ण आहे. या घटकांचा योग्य वापर केल्याने अनेक समस्यांचे निराकरण करता येते.

तत्सम लेख: