فئات: مقالات مميزة » إلكترونيات عملية
مرات المشاهدة: 95831
تعليقات على المقال: 3
المقارنة التناظرية
اسم مقارنة جاء من اللاتينية مقارنة - قارن. الأجهزة التي يتم فيها القياس عن طريق المقارنة مع العمل القياسي على هذا المبدأ. على سبيل المثال ، موازين متساوية الذراع أو مقاييس الجهد الكهربائي.
يميز مبدأ العمل بين المقارنات الكهربائية والهوائية والبصرية وحتى الميكانيكية. وتستخدم هذه الأخيرة لفحص التدابير طول النهاية. ولأول مرة ، طبق لينوار في باريس عام 1792 مقارنة للتحقق من التدابير النهائية ، حيث يوجد مقال في موسوعة بروكهاوس وإفرون.
تم استخدام هذه المقارنة الميكانيكية للتحقق من معيار 1m في تشكيل النظام المتري الفرنسي. وصلت دقة القياس لهذه المقارنة باستخدام نظام من الرافعات المنقولة إلى 0.0005mm. في ذلك الوقت كانت دقيقة للغاية. لكن في هذه المقالة ، لن نأخذ في الاعتبار بالتفصيل المقارنات الميكانيكية وغيرها ، لأن مهمتنا هي مقارنات الجهد.
مقارنات متكاملة. مبدأ العمل والأصناف
حاليا ، تستخدم المقارنة أساسا في تصميم متكامل. قليل من الناس يفكرون في تجميع المقارنة من الترانزستورات المنفصلة. وعلاوة على ذلك ، يتم استخدام المقارنة كجزء من بعض الدوائر.
على سبيل المثال توقيت متكامل NE555 يحتوي على ما يصل إلى اثنين من المقارنة في المدخلات ، والتي ، في الواقع ، يتم تحقيق كل سحر عمله. بالإضافة إلى ذلك ، كثير ميكروكنترولر الحديثة لديها أيضا المدمج في المقارنة. ولكن بغض النظر عن التنفيذ ، فإن مبادئ المقارنة هي نفسها تمامًا.
المقارنات الحديثة في مخطط تشبه الى حد بعيد opamps. في الواقع ، هذا هو نفس مكبر للصوت التشغيلي ، فقط من دون ملاحظات وبكسب مرتفع للغاية. لدى المقارنة أيضًا مدخلان ، مباشر وعكس (مع وضع علامة على دائرة أو علامة الطرح).
تتمثل الوظيفة الرئيسية للمقارن في مقارنة الفولتين ، أحدهما مثالي أو مرجعي ، والآخر يقاس فعليًا. يمكن أن تأخذ إشارة الإخراج الخاصة بالمقارن قيمتين فقط: صفر منطقي ، ووحدة منطقية ، ولكن لا يمكن تغييرها خطيًا ، مثل مكبر للصوت التشغيلي.
عند إخراج المقارنات ، كقاعدة عامة ، هناك ناتج الترانزستور مع جامع مفتوح وباعث. لذلك ، يمكن توصيله إما وفقًا لدائرة مع OE أو تابع باعث ، وفقًا لمتطلبات دائرة معينة ، كما هو مبين في الشكل 1.
يوضح الشكل 1 أ إدراج ترانزستور الخرج في الدائرة مع باعث مشترك. في هذه الحالة ، يمكن توصيل منطقتي TTL و CMOS - بجهد إمداد +5 فولت بإخراج السلسلة. إذا كان المنطق CMOS - مدعومًا بجهد 15 فولت ، فيجب توصيل الإخراج العلوي للمقاوم 1KΩ وفقًا للمخطط بحافلة الطاقة + 15V.
عندما يتم توصيل الترانزستور الناتج وفقا لدائرة أتباع باعث ، كما هو مبين في الشكل 1B ، فإن الجهد في الناتج من المقارنة سوف تختلف في غضون + 15V ... -15V. ومع ذلك ، مع هذا التضمين ، تقل سرعة المقارنة بشكل كبير ، وبالإضافة إلى ذلك ، يتم "تبديل" المدخلات في الأماكن - يتم عكس المدخلات.
الشكل 1
كيفية التحقق من المقارنة ، على قيد الحياة أم لا على قيد الحياة؟
إذا تم لحام LED بالتتابع باستخدام المقاوم R في الدائرة الموضحة في الشكل 1 أ من خلال توصيل الأنود بمصدر طاقة + 5V ، ويتم تطبيق الجهد على المدخلات باستخدام المقاومات ، ثم تغيير هذه الفولتية باستخدام مقاومات متغيرة على الأقل يمكن أن يؤدي إلى وميض LED. في أي تسلسل لتطبيق المرجع والمدخلات الجهد يمكن العثور عليها كذلك. دع خطة الاختبار هذه تكون مهمة عملية صغيرة.
منطق المقارنة
يظهر الرسم البياني الوظيفي للمقارنة في الشكل 2.
الشكل 2. رسم تخطيطي وظيفي للمقارنة
مع وجود الكثير من المدخلات وإشارات الإدخال ، هناك خياران ممكنان. في الحالة الأولى ، الموضحة على الجانب الأيسر من الشكل ، يتم تطبيق الجهد المرجعي على المدخلات المقلوبة ، والجهد المدخل على غير المقلوب. إذا تجاوز جهد الدخل الجهد الكهربائي المرجعي ، فسيظهر مستوى عالٍ عند إخراج المقارنة (سجل 1). خلاف ذلك ، سيكون لدينا الصفر المنطقي.
في الإصدار الثاني ، كما هو موضح على الجانب الأيمن من الشكل ، يتم تطبيق الجهد المرجعي على المدخلات المباشرة ، والجهد المدخلات على المقلوب في هذه الحالة ، إذا كان الجهد الكهربي للإدخال أكبر من الجهد المرجعي عند إخراج المقارنة ، يكون المنطق صفريًا ، وإلا ، الوحدة. في الشكل 2 ، يتم عرض كل هذه الاستنتاجات في شكل صيغ رياضية.
لكن هنا قد يكون لدى القارئ اليقظ سؤال عادل: "انظر إلى الشكل 1 ، كم عدد المنافذ الموجودة! أي من يتحدثون ، أي نوع من الصفر موجود ، وأين هي الوحدة هنا؟ " في هذه الحالة ، نحن نتحدث عن قاعدة الترانزستور الناتج ، ويعتقد أن هذا هو الناتج من مكبر للصوت التشغيلي ، والتي يتم توفير إشارات الإدخال. ويمكن تشغيل الترانزستور الناتج ، كما هو مبين في التعليقات على الشكل 1 ، بأي شكل من الأشكال.
بعض خصائص المقارنة التناظرية
عند استخدام المقارنة ، يجب مراعاة خصائصها ، والتي يمكن تقسيمها إلى ثابتة وديناميكية. المعلمات الثابتة للمقارنة هي تلك التي يتم تحديدها في حالة مستقرة.
بادئ ذي بدء ، هذه هي حساسية عتبة المقارنة. يتم تعريفه على أنه الفرق الأدنى لإشارات الدخل التي تظهر عندها إشارة منطقية في الخرج.
بالإضافة إلى المدخلات والمخرجات ، لدى العديد من المقارنات مخرجات لتزويد الجهد التحيز UCM. باستخدام هذا الجهد ، يتم إجراء التحول الضروري لخاصية النقل بالنسبة للموضع المثالي.
واحدة من المعلمات الرئيسية للمقارنة هو التباطؤ. أسهل طريقة لشرح هذه الظاهرة هي استخدام المثال مع مرحل تقليدي. دع الجهد التشغيلي للملف ، على سبيل المثال ، 12V ، عندها سيعمل التتابع. إذا بعد ذلك ، قلل تدريجياً من الجهد الكهربائي للملف ، فسيتم إطلاق التتابع ، على سبيل المثال ، عند جهد 7V. هذا الاختلاف بقدر 5V لهذا التتابع هو التباطؤ. ولكن لن يتم تشغيل التتابع مرة أخرى ، إذا بقي الجهد عند مستوى 7V ، فلن يحدث ذلك. للقيام بذلك ، رفع الجهد مرة أخرى إلى 12V. ثم ...
لوحظ الشيء نفسه مع المقارنة. لنفترض أن الجهد الكهربي للإدخال يرتفع بسلاسة بالنسبة للجهد المرجعي (يتم تطبيق الإشارات ، كما هو موضح في الجزء الأيسر من الشكل 2). بمجرد أن يصبح جهد الدخل أعلى من الجهد المرجعي (ما لا يقل عن قيمة حساسية العتبة) ، سوف تظهر وحدة منطقية في إخراج المقارنة.
إذا بدأ الجهد الكهربي للإدخال في الانخفاض بسلاسة ، فسوف يحدث الانتقال من وحدة منطقية إلى صفر منطقي عندما يكون جهد الدخل أقل قليلاً من الجهد المرجعي. ويسمى الفرق في الفولتية المدخلات في هذه "أعلاه المرجع" و "أدناه المرجع" في التباطؤ من المقارنة. يرجع تباطؤ المقارنة إلى وجود ردود فعل إيجابية فيها ، والتي صممت لقمع "ترتد" إشارة الخرج عند تبديل المقارنة.
كيف هي المقارنة
إن مخطط الدائرة على مستوى الترانزستور معقد للغاية ، كبير ، غير واضح للغاية ، لكنه غير ضروري عملياً. هذه هي ميزات التصميم للدوائر المتكاملة ، ويبدو أن الترانزستورات تتمسك بها في كل مكان ، حتى عند عدم الحاجة إليها. لذلك ، من الأفضل النظر في رسم بياني وظيفي مبسط للمقارن ، وهو مبين في الشكل 3.
الشكل 3. رسم تخطيطي وظيفي مبسط للمقارنة
يُظهر الرسم التخطيطي المرحلة التفاضلية للمدخلات (DC) ، ومنطق الإخراج ، ودائرة تحول المستوى.
ينفذ الإدخال DC التضخيم الرئيسي لإشارة الفرق ، وأيضًا بمساعدة جهاز تحيز يسمح بتنفيذ الحالة المفضلة عند الإخراج ، والذي يسمح لك باختيار نوع المنطق (TTL ، ESL ، CMOS) الذي يجب أن تعمل معه.يتم تنفيذ هذا الإعداد باستخدام المقاوم التشذيب متصلة المحطات "موازنة".
مقارنات النابضة والذاكرة
تحتوي بعض المقارنات الحديثة على مدخل بوابات: تحدث مقارنة إشارات الدخل فقط في لحظة إمداد النبض المقابل. يتيح لك ذلك مقارنة إشارات الإدخال في تلك اللحظة من الزمن عندما تكون مطلوبة. حسنا ، صحيح ، كل ما تريد! يظهر الرسم التخطيطي المبسط للمقارن مع البوابات في الشكل 4.
الشكل 4. الرسم البياني المبسط كتلة من المقارنة
المقارنات الموضحة في هذا الشكل لها ناتج طور متماثل ، مثل الزناد ، والإخراج العلوي مباشر ، والأقل ، مع وضع علامة دائرة ، معكوس بشكل طبيعي. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر البوابة C هنا أيضًا.
في الشكل 4 أ ، بوابات الإشارات المدخلة عند مستوى عالٍ عند الإدخال C. عند النقر على مستوى منخفض ، يجب أن يكون لتعيين الرسوم في المدخل C دائرة صغيرة (علامة الانعكاس).
في الشكل 4 ب ، يكون مدخل البوابة C له شرطة / تشير إلى أن البوابات تحدث على طول الحافة الصاعدة للنبض. في حالة التحديق على جبهة السقوط ، فإن اندفاعة لديه هذا الاتجاه.
وبالتالي ، فإن إشارة النابضة ليست سوى قرار المقارنة. يمكن أن تظهر نتيجة المقارنة في الإخراج فقط أثناء عمل نبض البوابة. لكن بعض طرز المقارنة لها ذاكرة (مشغل واحد يكفي لذلك) وتذكر نتيجة المقارنة حتى وصول نبض النابضة التالي.
يجب أن تكون مدة نبضة القوية (حدها) كافية لإشارة إشارة الدخل عبر العاصمة قبل أن تتاح لخلية الذاكرة وقت التشغيل. إن استخدام البوابات يزيد من مناعة الضوضاء في المقارنة ، حيث أن التداخل يمكن أن يغير حالة المقارنة فقط في نبض زمني قصير. في كثير من الأحيان ، يسمى المقارنة ADC بت واحد.
تصنيف المقارنات
بواسطة مجموعة من المعلمات ، يمكن تقسيم المقارنات إلى ثلاث مجموعات كبيرة. هذه هي مقارنات للأغراض العامة ، عالية السرعة والدقة. في ممارسة الهواة ، يتم استخدام الأول في أغلب الأحيان.
بدون أي معلمات خارقة للطبيعة للسرعة والتضخيم ، ووجود البوابات والذاكرة ، فإن لمقارنات التطبيقات الواسعة خصائصها وميزاتها الجذابة. لديهم انخفاض استهلاك الطاقة ، والقدرة على العمل في الجهد المنخفض ، وحقيقة أنه يمكن وضع ما يصل إلى أربعة المقارنة في حالة واحدة. تسمح هذه "العائلة" في بعض الحالات بإنشاء أجهزة مفيدة للغاية. يظهر أحد هذه الأجهزة في الشكل 5.
هذا هو أبسط محول للإشارة التناظرية إلى رمز وحدوي رقمي. يمكن تحويل هذا الرمز إلى ثنائي باستخدام التحويل الرقمي.
الشكل 5. مخطط لتحويل إشارة تمثيلية إلى رمز وحدوي رقمي
تحتوي الدائرة على أربعة مقارنات K1 ... K4. يتم تطبيق الجهد إشارة إلى مدخلات عكس من خلال مقسم مقاوم. إذا كانت مقاومة المقاومات هي نفسها ، فإن الجهد عند المدخلات المقلوبة للمقارنات سيكون n * Uop / 4 ، حيث n هو الرقم التسلسلي للمقارن. يتم تطبيق جهد الإدخال على المدخلات غير المقلوبة المتصلة معًا. نتيجة لمقارنة جهد الدخل مع الجهد المرجعي في مخرجات المقارنة ، نحصل على كود رقمي موحد لجهد الإدخال.
بمزيد من التفصيل ، سننظر في مقارنات المقارنات للأغراض العامة باستخدام مثال المقارنة LM311 الواسعة الانتشار وذات الأسعار المعقولة إلى حد ما.
LM311 سلسلة مقارنات
الفولتية العرض وظروف العمل
كما هو مكتوب في ورقة البيانات ، فإن هذه المقارنة لها تيارات أصغر ألف مرة من مقارنات سلسلة LM106 أو LM170. بالإضافة إلى ذلك ، لدى مقارنات سلسلة LM311 مجموعة واسعة من الفولتية: من ثنائي القطب V 15 فولت ، كما في مكبرات الصوت التشغيلية ، إلى القطب الواحد + 5 ... 15 فولت.يسمح نطاق القدرة الواسع هذا باستخدام مقارنات سلسلة LM311 بالتزامن مع مكبرات الصوت التشغيلية، وكذلك مع سلسلة مختلفة من الدوائر المنطقية: TTL ، CMOS ، DTL وغيرها.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لمقارنات LM311 التحكم بشكل مباشر في المصابيح ولفائف الترحيل من خلال جهد تشغيل يصل إلى 50 فولت وتيارات لا تتجاوز 50 مللي أمبير. بالإضافة إلى LM311 ، هناك أيضًا مقارنات LM111 و LM211. هذه الدوائر الدقيقة تختلف في ظروف التشغيل ، وخاصة في درجة الحرارة. نطاق التشغيل من LM311 هو 0 درجة مئوية ... + 70 درجة مئوية (النطاق التجاري) LM211 -25 درجة مئوية ... + 85 درجة مئوية (الصناعية) ، LM311 -55 درجة مئوية ... + 125 درجة مئوية (القبول العسكري).
النظير المحلي الكامل للمقارنة LM311 هو 521CA3 ، 554CA3 وبعض الآخرين. عند الاستبدال ، لا تحتاج إلى تغيير الدائرة ولا تحتاج حتى إلى إعادة لوحة الدائرة. يجب الانتباه فقط إلى حقيقة أن المقارنات ، مثل الدوائر الصغيرة الأخرى ، متوفرة في حالات مختلفة ، لذلك عند شرائها ، يجب إيلاء أقصى اهتمام لذلك ، خاصةً إذا كان سيتم استخدام هذا الشراء لإصلاح الجهاز النهائي.
يوضح الشكل 7 رقم pinout (pinout) الخاص بمقارنة LM311 ، والذي تم تصنيعه في حالات مختلفة.
الشكل 6. المقارنة LM311
الشكل 7. Pinout (pinout) من المقارنة LM311 ، المحرز في مختلف الحالات.
في الواقع ، يمكن كتابة الكثير عن المقارنات. بمساعدتهم يمكنك القيام به تتابع الصورة، التتابع الحراري ، مؤشر المجال الكهربائي ، التتابع بالسعة والعديد من الأجهزة المفيدة الأخرى.
يمكن العثور على العديد من الدوائر المفيدة والمفيدة في "ورقة البيانات" الخاصة بمقارنة LM311 ، حيث يتم تقديمها كدوائر تحويل نموذجية. في هذا النموذج يتم استخدام المقارنة في كثير من الأحيان. فيما يلي مجرد وصف للمخططات النموذجية الواردة باللغة الإنجليزية "النموذجية". ولكن حتى دون معرفة لغة أجنبية ، يمكنك معرفة ذلك ، على الأقل بمساعدة مترجم على الإنترنت جوجل.
تابع المقال: بعض الدوائر المقارنة بسيطة
بوريس الأديشين
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: