Op Amp como Circuito Comparador e Operação de Trabalho

Op Amp como Circuito Comparador e Operação de Trabalho

Geralmente, os comparadores são classificados em vários tipos, como comparadores elétricos, comparadores eletrônicos, comparadores mecânicos, comparadores ópticos, comparadores sigma, comparadores pneumáticos, comparadores digitais e assim por diante. Esses circuitos comparadores são normalmente usados ​​em projetos elétricos e projetos eletrônicos . Neste artigo, discutimos como usar um amplificador operacional como circuito comparador e a operação de trabalho do amplificador operacional como circuito comparador. Mas, principalmente, devemos saber o que é um amplificador operacional e um circuito comparador.



Amplificador operacional

Amplificador operacional

Amplificador operacional

O amplificador de tensão eletrônico acoplado CC com alto ganho, que consiste em dois terminais de entrada, é mostrado na figura. A entrada diferencial é fornecida aos dois terminais de entrada (terminal de entrada inversor e terminal de entrada não inversor) do amplificador operacional e produz um único potencial de saída no terminal Vout. Assim, a diferença de potencial alimentada a seus dois terminais de entrada é amplificada para produzir uma saída amplificada. Essa saída amplificada é igual a centenas de milhares de vezes de diferença entre os sinais de entrada.






A saída do amplificador pode ser dada como

Vout = AOL (V + - V-)



Onde,

  • AOL é um ganho de malha aberta do amplificador
  • V + é a entrada não inversora do amplificador
  • V- é a entrada inversora do amplificador

Mesmo que haja vários tipos de amplificadores operacionais , 741 op amps são freqüentemente usados ​​como um circuito comparador em vários circuitos eletrônicos.


Circuito Comparador

O dispositivo que consiste em dois terminais de entrada, nos quais o sinal de entrada de referência é alimentado para um terminal e o valor real do sinal é alimentado para outro terminal. Então, um sinal de saída é gerado no terminal de saída com base na diferença entre os dois sinais de entrada alimentados para os dois terminais de entrada. Este sinal de saída gerado é 0 (baixo) ou 1 (alto).

Na terminologia elétrica e eletrônica, o dispositivo usado para comparar dois sinais de tensão ou sinais de corrente que são alimentados para os dois terminais de entrada analógica, produzindo assim um sinal de saída digital binário para indicar que o sinal de entrada maior é chamado de circuito comparador .

Circuito Comparador

Circuito Comparador

Os dois terminais de entrada analógica são representados como V + (Vin) e V- (Vref) no circuito comparador acima. A saída digital é gerada no terminal de saída V0 (Vout). O sinal de saída do circuito comparador é dado por

Se V +> V- (Vin é maior que Vref), então V0 = 1 e
Se V +

Geralmente, os comparadores são usados ​​em dispositivos como osciladores de relaxamento, conversores analógico para digital (ADCs) e também em dispositivos usados ​​para medir sinais analógicos. Os comparadores consistem em amplificadores diferenciais de alto ganho e podemos usar um amplificador operacional como circuito comparador.

Op Amp como Comparador

741 amplificadores operacionais são amplificadores operacionais básicos que podem ser usados ​​como um circuito comparador em muitos circuitos eletrônicos. Por exemplo, se considerarmos um interruptor de temperatura controlada então a operação de comutação é realizada com base na temperatura. Se o valor de temperatura real exceder o valor de temperatura de referência predefinido, uma tensão de saída (baixa ou alta) é produzida pelo sensor de temperatura de acordo.

Se considerarmos o arranjo básico do comparador, haverá variações de tensão de alta frequência causadas devido ao ruído. Este problema deve ser considerado no caso de amplificadores operacionais que são especialmente projetados como circuitos comparadores. Este ruído é produzido sempre que o sinal de tensão de entrada e o sinal de tensão de referência estão próximos um do outro.

Op Amp como Circuito Comparador

Op Amp como Circuito Comparador

As variações da tensão de alta frequência são causadas pela natureza aleatória do ruído, devido a isso, em sucessões rápidas, a tensão do sinal de entrada torna-se maior ou menor que a tensão de referência. Assim, o sinal de saída irá oscilar entre seu nível de tensão máxima e nível de tensão mínimo. Este problema pode ser reduzido aplicando histerese . Podemos ajustar a lacuna de histerese no arranjo do circuito de disparo Schmitt aplicando histerese a um circuito comparador de amplificador operacional usando feedback positivo. A figura mostra o amplificador operacional como circuito comparador com histerese.

Op Amp como operação de funcionamento do circuito comparador

Em geral, a saída de um amplificador Op flutua positiva e negativa para tensão extrema que é aproximadamente igual aos potenciais de alimentação. Se um 741 no amplificador está conectado a +/- 18 V, então a tensão máxima de saída é fornecida como +/- 15 V. Isso se deve ao ganho de malha aberta extremamente alto do amplificador operacional (10.000 a 1 milhão). Assim, se +/- 150 microvolts de diferença de voltagem for criada por qualquer entrada, ela será amplificada aproximadamente em um milhão de vezes e a saída será levada à saturação. Assim, a saída permanece em seu valor máximo ou mínimo.

Op Amp como operação de trabalho do diagrama de circuito comparador

Op Amp como operação de trabalho do diagrama de circuito comparador

Ao usar o amplificador operacional como um comparador na instrumentação, a malha aberta pode ser usada para comparar as duas tensões. Portanto, dependendo da diferença entre o valor da tensão de entrada e o valor da tensão de referência, a saída Vout será igual ao valor máximo alto ou valor mínimo baixo (o valor da tensão de entrada será maior ou menor que o valor da tensão de referência poucos por micro volts).

A tensão de referência é fornecida ao terminal de entrada não inversor do amplificador operacional e a tensão variável é fornecida ao terminal de entrada inversor do amplificador operacional. Considere o diagrama do circuito comparador do amplificador operacional mostrado na figura, se a tensão alimentada ao pino 2 for maior que a tensão de referência alimentada ao pino 3, então a tensão de saída torna-se baixa e é marginalmente maior que –Vs. Se a tensão alimentada ao pino 2 for menor que a tensão de referência alimentada ao pino 3, então a tensão de saída torna-se alta e é marginalmente menor que + Vs.

Existem muitos amplificadores operacionais dedicados à operação de comparadores, esses circuitos comparadores de amplificadores operacionais são usados ​​para comparações de alta velocidade. O estado de saída desses circuitos comparadores amp op muda em menos de 1 microssegundo. Mas, esses circuitos comparadores de amplificador operacional de comparação de alta velocidade consomem mais energia, dependendo da velocidade de comparação. Com base na velocidade das comparações e na quantidade de consumo de energia, esses comparadores são classificados em diferentes tipos. O comparador op amp específico pode ser usado para uma aplicação particular, dependendo da velocidade necessária e / ou consumo de energia .

Aplicação de Amp Op como Comparador em Circuitos Eletrônicos Práticos

O sistema de monitoramento de temperatura e umidade do solo baseado em redes de sensores sem fio usando Projeto Arduino foi projetado para desenvolver um sistema de irrigação automático que controla a operação de comutação (liga e desliga) do motor da bomba, detectando o teor de umidade do solo.

O sistema de monitoramento de temperatura e umidade do solo baseado em redes de sensores sem fio usando Arduino da Edgefxkits.com

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O arranjo de detecção detecta a umidade do solo e o sinal apropriado é fornecido à placa Arduino. Isso é obtido usando um amplificador operacional como circuito comparador que atua como interface entre o arranjo de detecção e o microcontrolador. Com base no sinal recebido do arranjo de detecção, a bomba de água é operada. O display LCD é usado para exibir o status do teor de umidade do solo e da bomba d'água.

Além disso, a assistência técnica pode ser fornecida com base em suas dúvidas publicadas na seção de comentários abaixo. Você pode baixar nosso eBook grátis para projetar projetos eletrônicos por si só.

Você conhece alguma aplicação de sistemas embarcados em que op-amp é usado como circuito comparador?