In der Elektronik ist ein comparator ein Gerät, das zwei Stromspannungen oder Ströme vergleicht und seine Produktion schaltet, um anzuzeigen, der größer ist. Sie werden in Geräten wie Konverter des Analogons-zu-digital (ADCs) allgemein verwendet.

Eingangsstromspannungsreihe

Die Eingangsstromspannungen müssen innerhalb der vom Hersteller angegebenen Grenzen bleiben. Früh verlangen integrierte comparators, wie die LM111 Familie und bestimmter schnelllaufender comparators wie die LM119 Familie, dass Eingangsstromspannungsreihen wesentlich sinken als die Macht-Versorgungsstromspannungen (±15 V gegen 36V). Schiene-zu-Schiene-comparators erlauben irgendwelche Eingangsstromspannungen innerhalb der Macht-Versorgungsreihe. Wenn angetrieben, von einem bipolar (Doppelschiene) Versorgung,

:

oder, wenn angetrieben, von einer einpoligen TTL/CMOS Macht-Versorgung:

:

Spezifische Schiene-zu-Schiene-comparators mit p-n-p geben Transistoren wie die LM139 Familie ein, erlauben Eingangspotenzial, um 0.3 Volt unter der negativen Versorgungsschiene zu fallen, aber erlauben ihm nicht, sich über der positiven Schiene zu erheben. Spezifische ultraschnelle comparators, wie der LMH7322, erlauben Eingangssignal, unter der negativen Schiene und über der positiven Schiene, obwohl durch einen schmalen Rand nur 0.2V zu schwingen. Differenzialeingangsstromspannung (die Stromspannung zwischen zwei Eingängen) eines modernen Schiene-zu-Schiene-comparator wird gewöhnlich nur durch das volle Schwingen der Macht-Versorgung beschränkt.

Op-Ampere-Stromspannung comparator

Ein betrieblicher Verstärker (Op-Ampere) hat einen gut erwogenen Unterschied-Eingang und einen sehr hohen Gewinn. Das passt den Eigenschaften von comparators an und kann in Anwendungen mit Voraussetzungen der niedrigen Leistung eingesetzt werden.

In der Theorie kann ein Standardop-Ampere, das in der Konfiguration der offenen Schleife (ohne negatives Feed-Back) funktioniert, als eine niedrige Leistung comparator verwendet werden. Wenn der Nichtumkehren-Eingang (V +) an einer höheren Stromspannung ist, als das Umkehren (V-) eingegeben hat, veranlasst der hohe Gewinn des Op-Amperes die Produktion, an der höchsten positiven Stromspannung zu sättigen, es kann Produktion. Wenn der Nichtumkehren-Eingang (V +) Fälle unter dem Umkehren (V-) eingeben, sättigt die Produktion an der negativsten Stromspannung es kann Produktion. Die Produktionsstromspannung des Op-Amperes wird durch die Versorgungsstromspannung beschränkt. Ein Op-Ampere, das in einer geradlinigen Weise mit dem negativen Feed-Back, mit einer erwogenen, Macht-Versorgung der Spalt-Stromspannung, (angetrieben durch ± V) seine Übertragungsfunktion funktioniert, wird normalerweise als geschrieben:. Jedoch kann diese Gleichung nicht auf einen comparator Stromkreis anwendbar sein, der nichtlinear ist und offene Schleife (kein negatives Feed-Back) bedient.

In der Praxis mit einem betrieblichen Verstärker weil präsentiert ein comparator mehrere Nachteile verglichen mit dem Verwenden eines hingebungsvollen comparator:

1. Op-Ampere werden entworfen, um in der geradlinigen Weise mit dem negativen Feed-Back zu funktionieren. Folglich hat ein Op-Ampere normalerweise eine lange Wiederherstellungszeit von der Sättigung. Fast alle Op-Ampere haben einen inneren Entschädigungskondensator, der beeindruckt, hat Rate-Beschränkungen für hohe Frequenzsignale ermordet. Folglich macht ein Op-Ampere einen schlampigen comparator mit Fortpflanzungsverzögerungen, die so langsam sein können wie Zehnen von Mikrosekunden.
2. Da Op-Ampere keine innere magnetische Trägheit haben, ist ein Außennetz der magnetischen Trägheit immer für langsame sich bewegende Eingangssignale notwendig.
3. Die ruhige aktuelle Spezifizierung eines Op-Amperes ist nur gültig, wenn das Feed-Back aktiv ist. Einige Op-Ampere zeigen einen vergrößerten ruhigen Strom, wenn die Eingänge nicht gleich sind.
4. Ein comparator wird entworfen, um gut beschränkte Produktionsstromspannungen zu erzeugen, die leicht mit der Digitallogik verbinden. Die Vereinbarkeit mit der Digitallogik muss nachgeprüft werden, während man ein Op-Ampere als ein comparator verwendet.
5. Eine vielfache Abteilung opamps kann äußerste Kanalkanal-Wechselwirkung, wenn verwendet, als comparators ausstellen.
6. Viele opamps haben zurück zu Zurückdioden zwischen ihren Eingängen. Eingänge von Opamp folgen gewöhnlich einander so das ist fein. Aber Comparator-Eingänge sind nicht gewöhnlich dasselbe. Die Dioden können unerwarteten Strom durch Eingänge verursachen.

Hingebungsvolle Stromspannung comparator Chips

Eine hingebungsvolle Stromspannung comparator wird allgemein schneller sein als ein betrieblicher Mehrzweckverstärker, der in den Dienst als ein comparator gedrückt ist. Eine hingebungsvolle Stromspannung comparator kann auch zusätzliche Eigenschaften wie eine genaue, innere Stromspannungsverweisung, eine regulierbare magnetische Trägheit und eine Uhr gated Eingang enthalten.

Eine hingebungsvolle Stromspannung comparator Span wie LM339 wird entworfen, um mit einer Digitallogikschnittstelle (zu einem TTL oder einem CMOS) zu verbinden. Die Produktion ist ein binärer Staat häufig hat gepflegt, echte Weltsignale zum Digitalschaltsystem zu verbinden (sieh Analogon zum Digitalkonverter). Wenn es eine feste Stromspannungsquelle von, zum Beispiel, ein Gleichstrom regulierbares Gerät im Signalpfad gibt, ist ein comparator gerade die Entsprechung von einer Kaskade von Verstärkern. Wenn die Stromspannungen fast gleich sind, wird die Produktionsstromspannung in eines der Logikniveaus nicht fallen, so werden analoge Signale ins Digitalgebiet mit unvorhersehbaren Ergebnissen eingehen. Um diese Reihe so klein wie möglich zu machen, ist die Verstärker-Kaskade hoher Gewinn. Der Stromkreis besteht aus hauptsächlich Transistoren von Bipolar außer vielleicht in der beginnenden Bühne, die wahrscheinlich Feldwirkungstransistoren sein wird. Für sehr hohe Frequenzen ist der Eingangsscheinwiderstand der Stufen niedrig. Das reduziert die Sättigung des langsamen, großen P-N Verbindungspunkts bipolar Transistoren, die zu langen Wiederherstellungszeiten sonst führen würden. Schnell verbessern kleine Dioden von Schottky, wie diejenigen, die in binären Logikdesigns gefunden sind, die Leistung bedeutsam, obwohl die Leistung noch die von Stromkreisen mit Verstärkern mit analogen Signalen isoliert. Hat gemordet Rate hat keine Bedeutung für diese Geräte. Für Anwendungen im Blitz ADCs vergleicht das verteilte Signal über 8 Häfen die Stromspannung und den aktuellen Gewinn nach jedem Verstärker, und Widerstände benehmen sich dann als Niveau-Schichtarbeiter.

Der LM339 vollbringt das mit einer offenen Sammler-Produktion. Wenn der Umkehren-Eingang an einer höheren Stromspannung ist als der nicht Umkehren-Eingang, steht die Produktion des comparator zur negativen Macht-Versorgung in Verbindung. Wenn der nicht Umkehren-Eingang höher ist als der Umkehren-Eingang, 'schwimmt' die Produktion (hat einen sehr hohen Scheinwiderstand, um sich zu gründen).

Mit einem hochziehen Widerstand und 0 zur +5V Macht-Versorgung übernimmt die Produktion die Stromspannungen 0 oder +5 und kann mit der TTL Logik verbinden:

: wenn sonst.

Schlüsselspezifizierungen

Während es leicht ist, die grundlegende Aufgabe eines comparator zu verstehen, d. h. zwei Stromspannungen oder Ströme vergleichend, müssen mehrere Rahmen betrachtet werden, während man einen passenden comparator auswählt:

Geschwindigkeit und Macht

Während in allgemeinem comparators "schnell" sind, sind ihre Stromkreise zum klassischen Geschwindigkeitsmacht-Umtausch nicht geschützt. Hohe Geschwindigkeit comparators Gebrauch-Transistoren mit größeren Aspekt-Verhältnissen und verbraucht folglich auch mehr Macht. Abhängig von der Anwendung, wählen Sie entweder einen comparator mit der hohen Geschwindigkeit oder denjenigen aus, der Macht spart. Zum Beispiel sind nano-angetriebene comparators in platzsparenden Paketen der Span-Skala (UCSP), DFN oder SC70 Paketen wie MAX9027, LTC1540, LPV7215, MAX9060 und MCP6541 für die "extreme niedrige Macht", tragbare Anwendungen ideal. Ebenfalls, wenn ein comparator erforderlich ist, um einen Entspannungsoszillator-Stromkreis durchzuführen, um ein hohes Geschwindigkeitsuhr-Signal dann comparators zu schaffen, wenige nano Sekunden der Fortpflanzungsverzögerung habend, kann passend sein. ADCMP572 (CML Produktion), LMH7220 (LVDS Produktion), MAX999 (CMOS Produktion / TTL Produktion), LT1719 (CMOS Produktion / TTL Produktion), MAX9010 (TTL Produktion), und MAX9601 (PECL Produktion) sind Beispiele von etwas guter hoher Geschwindigkeit comparators.

Magnetische Trägheit

Ein comparator ändert normalerweise seinen Produktionsstaat, wenn sich die Stromspannung zwischen seinen Eingängen durch ungefähr Nullvolt trifft. Kleine Spannungsschwankungen wegen des Geräusches, präsentieren Sie immer auf den Eingängen, kann unerwünschte schnelle Änderungen zwischen den zwei Produktionsstaaten verursachen, wenn der Eingangsstromspannungsunterschied nahe Nullvolt ist. Um diese Produktionsschwingung zu verhindern, wird eine kleine magnetische Trägheit von einigen millivolts in viele moderne comparators integriert.

Zum Beispiel haben der LTC6702, MAX9021 und MAX9031 innere magnetische Trägheit, die sie vom Eingangsgeräusch desensibilisiert. Im Platz eines Schaltpunkts führt magnetische Trägheit zwei ein: ein für steigende Stromspannungen, und ein für fallende Stromspannungen. Der Unterschied zwischen dem Reisewert des höheren Niveaus (VTRIP +) und dem Reisewert der niedrigeren Ebene (VTRIP-) kommt der Stromspannung der magnetischen Trägheit (VHYST) gleich.

Wenn der comparator innere magnetische Trägheit nicht hat, oder wenn das Eingangsgeräusch größer ist als die innere magnetische Trägheit dann, kann ein Außennetz der magnetischen Trägheit mit dem positiven Feed-Back von der Produktion bis den Nichtumkehren-Eingang des comparator gebaut werden. Der resultierende Abzug-Stromkreis von Schmitt gibt zusätzliche Geräuschimmunität und ein saubereres Produktionssignal. Einige comparators wie LMP7300, LTC1540, MAX931, MAX971 und ADCMP341 stellen auch die Kontrolle der magnetischen Trägheit durch eine getrennte Nadel der magnetischen Trägheit zur Verfügung. Diese comparators machen es möglich, eine programmierbare magnetische Trägheit ohne Feed-Back oder komplizierte Gleichungen hinzuzufügen. Das Verwenden einer hingebungsvollen Nadel der magnetischen Trägheit ist auch günstig, wenn der Quellscheinwiderstand hoch ist, da die Eingänge vom Netz der magnetischen Trägheit isoliert werden. Wenn magnetische Trägheit dann hinzugefügt wird, kann ein comparator nicht Signale innerhalb des Bandes der magnetischen Trägheit auflösen.

Output-Art

Weil comparators nur zwei Produktionsstaaten haben, sind ihre Produktionen nahe Null oder in der Nähe von der Versorgungsstromspannung. Schiene-zu-Schiene-comparators von Bipolar haben eine Produktion des allgemeinen Emitters, die einen kleinen Spannungsabfall zwischen der Produktion und jeder Schiene erzeugt. Dieser Fall ist der Stromspannung des Sammlers zum Emitter eines durchtränkten Transistors gleich. Wenn Produktionsströme, Produktionsstromspannungen von CMOS leicht sind, erstrecken sich Schiene-zu-Schiene-comparators, die sich auf einen durchtränkten MOSFET verlassen, näher an den Schienen als ihre bipolar Kollegen.

Auf der Grundlage von Produktionen kann comparators auch als offenes Abflussrohr oder Stoß-Ziehen klassifiziert werden. Comparators mit einer Produktionsbühne des offenen Abflussrohrs verwenden ein Außenziehen Widerstand zu einer positiven Versorgung, die das hohe Logikniveau definiert. Offenes Abflussrohr comparators ist für das Mischstromspannungssystemdesign passender. Da die Produktion hoher Scheinwiderstand für das Logikniveau hoch ist, kann offenes Abflussrohr comparators auch verwendet werden, um vielfachen comparators auf einem einzelnen Bus zu verbinden. Stoßen Sie Ziehen-Produktion braucht kein Ziehen Widerstand, und kann auch der Quellstrom verschieden von einer offenen Abflussrohr-Produktion.

Innere Verweisung

Die häufigste Anwendung für comparators ist der Vergleich zwischen einer Stromspannung und einer stabilen Verweisung. Die meisten comparator Hersteller bieten auch comparators an, in den eine Bezugsstromspannung auf dem Span integriert wird. Das Kombinieren der Verweisung und comparator in einem Span spart nicht nur Raum, sondern auch zieht weniger Versorgungsstrom als ein comparator mit einem externen Verweis. ICs mit der breiten Reihe von Verweisungen sind wie MAX9062 (200 mV Verweisung), LT6700 (400 mV Verweisung), ADCMP350 (600mV Verweisung), MAX9025 (1.236V Verweisung), MAX9040 (2.048V Verweisung), TLV3012 (1.24V Verweisung) und TSM109 (2.5V Verweisung) verfügbar.

Dauernd gegen den abgestoppten

Ein dauernder comparator wird Produktion entweder "1" oder "0" jede Zeit ein hohes oder niedriges Signal wird auf seinen Eingang angewandt und wird sich schnell ändern, wenn die Eingänge aktualisiert werden. Jedoch verlangen viele Anwendungen nur comparator Produktionen an bestimmten Beispielen, solcher als in A/D Konvertern und Gedächtnis. Durch nur die Signalauswertung kann ein comparator an bestimmten Zwischenräumen, höherer Genauigkeit und niedrigerer Macht mit einem abgestoppten (oder dynamisch) comparator Struktur, auch genannt einen zugeklinkten comparator erreicht werden. Häufig verwenden zugeklinkte comparators starkes positives Feed-Back für eine "Regenerationsphase", wenn eine Uhr hoch ist, und haben Sie eine "Rücksetzen-Phase", wenn die Uhr niedrig ist.

Das ist im Gegensatz zu einem dauernden comparator, der nur schwaches positives Feed-Back verwenden kann, da es keine Rücksetzen-Periode gibt.

Anwendungen

Ungültige Entdecker

Ein ungültiger Entdecker ist derjenige, der fungiert, um sich zu identifizieren, wenn ein gegebener Wert Null ist. Comparators kann ein Typ des Verstärkers unverwechselbar für ungültige Vergleich-Maße sein. Es ist die Entsprechung zu einem sehr hohen Gewinn-Verstärker mit ausgeglichenen Eingängen und kontrollierten Produktionsgrenzen. Der Stromkreis vergleicht die zwei Eingangsstromspannungen, das größere bestimmend. Die Eingänge sind eine unbekannte Stromspannung und eine Bezugsstromspannung, die gewöhnlich auf als v und v verwiesen ist. Eine Bezugsstromspannung ist allgemein auf dem Nichtumkehren-Eingang (+), während v gewöhnlich auf dem Umkehren-Eingang ist (-). (Ein Stromkreis-Diagramm würde die Eingänge gemäß ihrem Zeichen in Bezug auf die Produktion zeigen, wenn ein besonderer Eingang größer ist als der andere.) Die Produktion ist entweder positiv oder, zum Beispiel +/-12V negativ. In diesem Fall ist die Idee zu entdecken, wenn es keinen Unterschied zwischen in den Eingangsstromspannungen gibt. Das gibt die Identität der unbekannten Stromspannung, da die Bezugsstromspannung bekannt ist.

Wenn

es einen comparator als ein ungültiger Entdecker verwendet, gibt es Grenzen betreffs der Genauigkeit des messbaren Nullwerts. Nullproduktion wird gegeben, wenn der Umfang des Unterschieds in den mit dem Gewinn des Verstärkers multiplizierten Stromspannungen weniger ist als die Stromspannungsgrenzen. Zum Beispiel, wenn der Gewinn des Verstärkers 10 ist, und die Stromspannungsgrenzen +/-6V sind, dann wird keine Produktion gegeben, wenn der Unterschied in den Stromspannungen weniger ist als 6μV. Man konnte das als eine Art Unklarheit im Maß kennzeichnen.

Nulldurchgang-Entdecker

Für diesen Typ des Entdeckers entdeckt ein comparator jedes Mal, wenn ein ac Puls Widersprüchlichkeit ändert. Die Produktion der Comparator-Änderungen setzt jedes Mal fest, wenn der Puls seine Widersprüchlichkeit ändert, d. h. ist die Produktion HALLO für einen positiven Puls und LO (niedrig) für einen negativen Puls (hoch). Der comparator erläutert auch ausführlicher und Quadrate das Eingangssignal.

Entspannungsoszillator

Ein comparator kann verwendet werden, um einen Entspannungsoszillator zu bauen. Es verwendet sowohl positives als auch negatives Feed-Back. Das positive Feed-Back ist eine Abzug-Konfiguration von Schmitt. Allein ist der Abzug ein bistable Mehrvibrator. Jedoch veranlasst das langsame negative Feed-Back, das zum Abzug durch den RC-Stromkreis hinzugefügt ist, den Stromkreis, automatisch zu schwingen. D. h. die Hinzufügung des RC-Stromkreises dreht den hysteretic bistable Mehrvibrator in einen astabilen Mehrvibrator.

Niveau-Schichtarbeiter

Dieser Stromkreis verlangt nur einen einzelnen comparator mit einer Produktion des offenen Abflussrohrs als im LM393, TLV3011 oder MAX9028. Der Stromkreis stellt große Flexibilität in der Auswahl der zu übersetzenden Stromspannungen durch das Verwenden eines passenden Ziehens Stromspannung zur Verfügung. Es erlaubt auch die Übersetzung von bipolar ±5V Logik zum einpoligen 3V Logik durch das Verwenden eines comparator wie der MAX972.

Konverter des Analogons-zu-digital

Wenn ein comparator die Funktion des Erzählens durchführt, wenn eine Eingangsstromspannung oben oder unter einer gegebenen Schwelle ist, führt es im Wesentlichen ein 1 Bit quantization durch. Diese Funktion ist in fast dem ganzen Analogon an Digitalkonverter (wie Blitz, Rohrleitung, aufeinander folgende Annäherung, Modulation des Delta-Sigmas, Falte, das Interpolieren, der Doppelhang und die anderen) in der Kombination mit anderen Geräten gewöhnt, um ein Mehrbit quantization zu erreichen.

Siehe auch

• Nulldurchgang-Schwellenentdecker
• Digitaler comparator
• Strom comparator
• Unveränderlicher Bruchteil discriminator
• Lassen Sie ADC aufblitzen
• Das Sortieren des Netzes

Außenverbindungen

• IC Comparator Bezugsseite an home.cogeco.ca
• Tutorvideo von Comparator mit Beispiel-Stromkreisen