En général, les comparateurs sont classés en différents types tels que les comparateurs électriques, les comparateurs électroniques, les comparateurs mécaniques, les comparateurs optiques, les comparateurs sigma, les comparateurs pneumatiques, les comparateurs numériques, etc. Ces circuits comparateurs sont généralement utilisés dans la conception électrique et projets électroniques . Dans cet article, nous expliquons comment utiliser un ampli opérationnel comme circuit comparateur et le fonctionnement de l'ampli opérationnel en tant que circuit comparateur. Mais, avant tout, nous devons savoir ce qu'est un amplificateur opérationnel et un circuit comparateur.

Amplificateur opérationnel

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L'amplificateur de tension électronique couplé en courant continu à gain élevé, qui se compose de deux bornes d'entrée, est illustré sur la figure. L'entrée différentielle est fournie aux deux bornes d'entrée (borne d'entrée inverseuse et borne d'entrée non inverseuse) de l'ampli opérationnel et elle produit un potentiel de sortie unique sur la borne Vout. Ainsi, la différence de potentiel fournie à ses deux bornes d'entrée est amplifiée pour produire une sortie amplifiée. Cette sortie amplifiée est égale à des centaines de milliers de fois la différence entre les signaux d'entrée.

La sortie de l'amplificateur peut être donnée comme

Vout = AOL (V + - V-)

Où,

AOL est un gain en boucle ouverte de l'amplificateur
V + est l'entrée non inverseuse de l'amplificateur
V- est l'entrée inverseuse de l'amplificateur

Même s'il y a plusieurs types d'amplificateurs opérationnels , 741 amplis op sont fréquemment utilisés comme circuit comparateur dans plusieurs circuits électroniques.

Circuit comparateur

Le dispositif qui se compose de deux bornes d'entrée, dans lequel le signal d'entrée de référence est envoyé à une borne et la valeur réelle du signal est envoyée à une autre borne. Ensuite, un signal de sortie est généré à la borne de sortie sur la base de la différence entre les deux signaux d'entrée fournis aux deux bornes d'entrée. Ce signal de sortie généré est soit 0 (bas) soit 1 (haut).

Dans la terminologie électrique et électronique, le dispositif utilisé pour comparer deux signaux de tension ou signaux de courant qui sont fournis aux deux bornes d'entrée analogiques, produisant ainsi un signal de sortie numérique binaire pour indiquer que le signal d'entrée le plus grand est appelé circuit comparateur .

Circuit comparateur

Les deux bornes d'entrée analogiques sont représentées par V + (Vin) et V- (Vref) dans le circuit comparateur ci-dessus. La sortie numérique est générée à la borne de sortie V0 (Vout). Le signal de sortie du circuit comparateur est donné par

Si V +> V- (Vin est supérieur à Vref), alors V0 = 1 et
Si V +

En général, les comparateurs sont utilisés dans les dispositifs tels que les oscillateurs à relaxation, les convertisseurs analogique-numérique (CAN), ainsi que dans les dispositifs qui sont utilisés pour mesurer les signaux analogiques. Les comparateurs sont constitués d'amplificateurs différentiels à gain élevé et nous pouvons utiliser un ampli opérationnel comme circuit comparateur.

Ampli opérationnel comme comparateur

Les amplificateurs opérationnels 741 sont des amplificateurs opérationnels de base qui peuvent être utilisés comme circuit comparateur dans de nombreux circuits électroniques. Par exemple, si nous considérons un interrupteur à température contrôlée puis l'opération de commutation est effectuée sur la base de la température. Si la valeur de température réelle dépasse la valeur de température de référence préréglée, une tension de sortie (basse ou élevée) est produite par le capteur de température en conséquence.

Si nous considérons l'agencement de comparateur de base, il y aura alors des variations de tension à haute fréquence dues au bruit. Ce problème doit être pris en compte dans le cas d'amplificateurs opérationnels qui sont particulièrement conçus comme des circuits comparateurs. Ce bruit est produit chaque fois que le signal de tension d'entrée et le signal de tension de référence sont proches l'un de l'autre.

Ampli opérationnel comme circuit de comparaison

Les variations de tension haute fréquence sont provoquées en raison de la nature aléatoire du bruit, en raison de cela, dans des successions rapides, la tension du signal d'entrée devient supérieure ou inférieure à la tension de référence. Ainsi, le signal de sortie oscillera entre son niveau de tension maximum et son niveau de tension minimum. Ce problème peut être réduit en appliquant hystérèse . Nous pouvons ajuster l'écart d'hystérésis dans l'agencement du circuit de déclenchement de Schmitt en appliquant l'hystérésis à un circuit comparateur d'ampli op à l'aide d'une rétroaction positive. La figure montre l'ampli opérationnel comme circuit comparateur avec hystérésis.

Ampli opérationnel comme opération de fonctionnement du circuit comparateur

En général, la sortie d'un ampli Op fluctue positive et négative à une tension extrême qui est approximativement égale aux potentiels d'alimentation. Si un 741 sur ampli est connecté à +/- 18V, alors la tension de sortie maximale est donnée à +/- 15V. Cela est dû au gain extrêmement élevé en boucle ouverte de l'ampli opérationnel (10 000 à 1 million). Ainsi, si une différence de tension de +/- 150 microvolts est créée par une entrée, elle sera amplifiée approximativement d'un million de fois et la sortie sera entraînée à saturation. Ainsi, la sortie reste à sa valeur maximale ou minimale.

Amplificateur opérationnel comme schéma de circuit de comparaison Fonctionnement de fonctionnement

Tout en utilisant un ampli opérationnel comme comparateur dans l'instrumentation, la boucle ouverte peut être utilisée pour comparer les deux tensions. Par conséquent, en fonction de la différence entre la valeur de tension d'entrée et la valeur de tension de référence, la sortie Vout sera égale à la valeur haute maximale ou à la valeur minimale basse (la valeur de la tension d'entrée sera supérieure ou inférieure à la valeur de tension de référence quelques par micro volts).

La tension de référence est appliquée à la borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel et une tension variable est appliquée à la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel. Considérez le schéma de circuit du comparateur d'ampli opérationnel illustré sur la figure, si la tension fournie à la broche 2 est supérieure à la tension de référence fournie à la broche 3, alors la tension de sortie devient faible et elle est légèrement supérieure à –Vs. Si la tension fournie à la broche 2 est inférieure à la tension de référence fournie à la broche 3, alors la tension de sortie devient élevée et elle est légèrement inférieure à + Vs.

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Il existe de nombreux amplis op dédiés au fonctionnement des comparateurs, ces circuits comparateurs d'amplis op sont utilisés pour des comparaisons à grande vitesse. L'état de sortie de ces circuits comparateurs d'amplificateurs opérationnels change en moins de 1 microseconde. Mais, ces circuits comparateurs d'amplis opérationnels à haute vitesse consomment plus d'énergie, en fonction de la vitesse de comparaison. En fonction de la rapidité des comparaisons et de la quantité de consommation d'énergie, ces comparateurs sont classés en différents types. Le comparateur d'ampli opérationnel spécifique peut être utilisé pour une application particulière en fonction de la vitesse requise et / ou consommation d'énergie .

Application de l'amplificateur opérationnel comme comparateur dans les circuits d'électroncis pratiques

Le système de surveillance de la température et de l'humidité du sol basé sur des réseaux de capteurs sans fil utilisant Projet Arduino est conçu pour développer un système d'irrigation automatique qui contrôle le fonctionnement de commutation (marche et arrêt) du moteur de la pompe en détectant la teneur en humidité du sol.

Le système de surveillance de l'humidité de la température du sol basé sur des réseaux de capteurs sans fil utilisant Arduino par Edgefxkits.com

L'agencement de détection détecte l'humidité du sol et un signal approprié est donné à la carte Arduino. Ceci est réalisé en utilisant un ampli opérationnel comme circuit comparateur agissant comme interface entre l'agencement de détection et le microcontrôleur. Sur la base du signal reçu de l'agencement de détection, la pompe à eau fonctionne. L'écran LCD est utilisé pour afficher l'état de la teneur en humidité du sol et de la pompe à eau.

En outre, une assistance technique peut être fournie en fonction de vos requêtes publiées dans la section commentaires ci-dessous. Vous pouvez télécharger notre eBook gratuit sur concevoir des projets électroniques tout seul.

Connaissez-vous des applications de systèmes embarqués dans lesquels l'amplificateur opérationnel est utilisé comme circuit comparateur?