Nguyên lý mạch so sánh đầu đảo năm 2024

Như được hiển thị trong sơ đồ mạch, bộ chia điện áp với các điện trở Rdiv1 và Rdiv2 được đặt trong phản hồi dương của op-amp 741. Các giá trị tương tự của Rdiv1 và Rdiv2 được sử dụng để nhận giá trị điện trở Rpar = Rdiv1||Rdiv2 được mắc nối tiếp với điện áp đầu vào. Rpar được sử dụng để giảm thiểu điện áp bù. Điện áp trên R1 được đưa trở lại đầu vào không đảo. Điện áp đầu vào (Vi) kích hoạt hoặc thay đổi trạng thái đầu ra Vout mỗi khi vượt quá mức điện áp của nó trên một giá trị ngưỡng nhất định gọi là Điện áp ngưỡng trên (Vupt) và Điện áp ngưỡng dưới (Vlpt).

Giả sử rằng điện áp đầu vào đảo ngược có giá trị dương nhỏ. Điều này sẽ gây ra giá trị âm trong đầu ra. Điện áp âm này được đưa trở lại đầu cực không đảo (+) của op-amp thông qua bộ chia điện áp. Do đó, giá trị của điện áp âm được đưa trở lại cực dương trở nên cao hơn. Giá trị của điện áp âm trở lại cao hơn cho đến khi mạch được dẫn đến bão hòa âm (-Vsat). Tiếp tục nếu điện áp đầu vào đảo ngược có giá trị âm nhỏ. Điều này sẽ tạo ra giá trị dương trong đầu ra. Điện áp dương này được đưa trở lại đầu cực không đảo (+) của op-amp thông qua bộ chia điện áp. Do đó, giá trị của điện áp dương được đưa trở lại cực dương trở nên cao hơn. Giá trị của điện áp dương trở lại cao hơn cho đến khi mạch được dẫn đến bão hòa dương (+ Vsat). Đây là lý do tại sao mạch cũng được đặt tên là mạch so sánh có phản hồi.

Nguyên lý mạch so sánh đầu đảo năm 2024

Khi Vout = +Vsat, điện áp trên Rdiv1 trở thành điện áp ngưỡng trên (Vupt). Điện áp đầu vào, Vin phải dương hơn một chút so với Vupt để khiến Vo đầu ra chuyển từ + Vsat sang -Vsat. Khi điện áp đầu vào nhỏ hơn Vupt, điện áp đầu ra Vout ở mức +Vsat.

Ngưỡng điện áp trên: Vupt = + Vsat (Rdiv1 / [Rdiv1 + Rdiv2])

Khi Vout = -Vsat, điện áp trên Rdiv1 được gọi là Điện áp ngưỡng dưới (Vlpt). Điện áp đầu vào, Vin phải âm hơn một chút so với Vlpt để khiến Vo đầu ra chuyển từ -Vsat sang + Vsat. Khi điện áp đầu vào nhỏ hơn Vlpt, Vout điện áp đầu ra ở mức -Vsat.

Ngưỡng điện áp thấp hơn: Vlpt = -Vsat (Rdiv1 / [Rdiv1 + Rdiv2])

Nguyên lý mạch so sánh đầu đảo năm 2024

Nếu giá trị của Vupt và Vlpt cao hơn điện áp nhiễu đầu vào, phản hồi dương sẽ loại bỏ các chuyển đổi đầu ra sai. Với sự trợ giúp của phản hồi dương điện áp đầu ra sẽ chuyển đổi nhanh giữa điện áp bão hòa dương và âm.

Trễ

Do mạch so sánh có phản hồi dương sẽ có độ trễ xảy ra ở đầu ra. Khi đầu vào của bộ so sánh có giá trị cao hơn Vupt, đầu ra của nó chuyển từ + Vsat sang -Vsat và trở lại trạng thái ban đầu +Vsat, khi giá trị đầu vào nằm dưới Vlpt. Điều này được thể hiện trong hình dưới đây. Điện áp trễ có thể được tính là chênh lệch giữa điện áp ngưỡng trên và dưới.

Vtrễ = Vupt - Vlpt

Giá trị của Vupt và Vlpt biểu diễn từ các phương trình :

V trễ= +Vsat (Rdiv1 / Rdiv1 + Rdiv2) - {-Vsat (Rdiv1 / Rdiv1 + Rdiv2)}

V trễ = (Rdiv1 / Rdiv1 + Rdiv2) {+ Vsat - (-Vsat)}

Nguyên lý mạch so sánh đầu đảo năm 2024

Các ứng dụng của Schmitt Trigger

Bộ Trigger Schmitt chủ yếu được sử dụng để chuyển đổi điện áp đầu vào có sự thay đổi rất chậm thành đầu ra có dạng sóng thay đổi đột ngột xảy ra chính xác tại một giá trị nhất định của điện áp đầu vào. Có thể sử dụng mạch cho tất cả các ứng dụng sử dụng bộ so sánh chung.

LM339 là IC so sánh vi phân gồm bốn bộ so sánh điện áp độc lập nằm bên trong một package 14 chân. IC so sánh hai giá trị đầu vào và xuất giá trị đầu ra.

Tất cả các bộ so sánh hoạt động độc lập, do đó chúng có thể thực hiện các tác vụ khác nhau cùng một lúc. IC LM339 tương thích với tất cả các chuẩn logic TTL, MOS và CMOS.

Sơ đồ chân của LM339

IC so sánh này có 14 chân. Trong số đó, mỗi bộ so sánh sẽ có ba chân. Để tạo sự khác biệt, sơ đồ đã hiển thị các màu khác nhau tương ứng với các chân của bộ so sánh. Chỉ có một chân cấp nguồn chung sử dụng cho tất cả các bộ so sánh.

Nguyên lý mạch so sánh đầu đảo năm 2024

Mô tả chân

Tất cả bốn bộ so sánh đều gồm hai chân đầu vào và một chân đầu ra và 1 chân cấp nguồn dương và 1 chân nối đất.

  • Các chân 4, 6, 8, 10 là các đầu vào âm
  • Các chân 5, 7, 9, 11 là các đầu vào dương
  • Các chân 1, 2, 13, 14 là các chân đầu ra.
  • Chân 3 và 12 là chân cấp nguồn.

Nguyên lý hoạt động của LM339

Cách làm việc của IC so sánh cũng tương tự như các IC so sánh khác. Mỗi bộ có ba chân, các chân đầu vào đảo (-IN) và không đảo (+ IN). Kết nối điện áp đầu vào dương với đầu ra không đảo và tín hiệu đầu vào âm với chân đảo.

Nếu điện áp tại chân -IN lớn hơn chân + IN và điện áp bù, đầu ra sẽ là mức logic 0.

Tương tự, nếu điện áp tại chân + IN cao hơn -IN và điện áp bù, tín hiệu mức cao logic 1 sẽ đưa ra đầu ra.

Đặc điểm

Một số tính năng chính của IC LM339 là:

  • Bốn bộ so sánh có nhiễu rất thấp.
  • Vận hành với nguồn điện đơn cũng giống như nguồn điện kép ở dải điện áp rộng.
  • Đối với vận hành với nguồn cung cấp đơn, giá trị điện áp cung cấp phải nằm trong khoảng từ +3,0 V đến +36 V. Trong trường hợp nguồn cung cấp kép, phạm vi là + 18V và -18V.
  • Có dòng điện vi phân đầu vào, dòng điện bù và điện áp bù thấp.
  • Tương thích với các chuẩn logic TTL, MOS và CMOS.
  • Có dòng điện cung cấp thấp, thường là 0,8mA. Giá trị không phụ thuộc vào nguồn điện áp.
  • Điện áp bão hòa đầu ra thường là 130mV ở 4mA.

Nơi ứng dụng LM339

IC LM339 là bộ so sánh có độ chính xác cao được thiết kế để vận hành chỉ cần sử dụng một nguồn điện duy nhất, nhưng vẫn có thể sử dụng nguồn điện kép nếu thỏa mãn hai yêu cầu.

Thứ nhất, hai nguồn điện có sự chênh lệch từ 2V đến 36V. Và thứ hai là chân 3 phải có điện áp hơn ít nhất 1.5 V so với điện áp trung bình 2 đầu vào bộ so sánh.

Nguyên lý mạch so sánh đầu đảo năm 2024

Về cơ bản, nó cho tín hiệu digital ở đầu ra bằng cách so sánh hai tín hiệu đầu vào. Tín hiệu đầu ra xác định đầu vào nào lớn hơn. Theo cách tương tự, IC có thể hoạt động như một bộ dò mức logic.

Linh kiện có một tính năng khác là tiêu thụ điện năng thấp, điều này rất phù hợp để sử dụng của pin. Ngoài các tính năng nêu trên, IC còn dễ sử dụng, ít tốn kém và mang lại hiệu quả tốt.

Cách sử dụng LM339

Nguyên lý hoạt động của vi mạch rất đơn giản. Nếu điện áp của chân không đảo lớn hơn tín hiệu điện áp đầu vào được cấp tại chân không đảo, đầu ra sẽ tạo ra tín hiệu logic cao, ngược lại là tín hiệu logic thấp.

Nguyên lý mạch so sánh đầu đảo năm 2024

Ví dụ về mạch phát hiện Zero-crossing

Hình dưới đây mô tả một mạch dò đi qua giá trị 0 để làm rõ hoạt động của chip LM339. Kích tín hiệu điện xoay chiều AC ở đầu vào. Đặt điện áp bằng không hoặc kết nối đầu ra không đảo với mass, IC LM339 sẽ so sánh giá trị của hai đầu vào với nhau.

Khi tín hiệu AC vượt quá điện áp tham chiếu 0, đầu ra của bộ so sánh sẽ thay đổi trạng thái. Diode bảo vệ chip khỏi hư hỏng khi điện áp đầu vào thấp hơn dải điện áp đầu vào common-mode. Chip LM339 có đầu ra open-collector của transistor, vì vậy phải kết nối một điện trở 5.1 kΩ làm điện trở pull-up.