Сравнение е какво? Микроциркулация и принцип на работа

Сравнението е устройство, предназначено да сравнява някои стойности (от латинското сравнение - "сравнение"). Това е операционен усилвател с голям множител. Има входове: директно и обърнато. Ако е необходимо, референтният сигнал може да бъде свързан към който и да е от тях.

Как работи сравнителят?

На един от входовете се прилага постоянен сигнал, който се нарича референтен сигнал. Използва се като справка за сравнение. Вторият получава тестовия сигнал. Изходът е транзистор, променяйки състоянието му в зависимост от условията:

• Напрежението на директния вход е по-високо от обратното напрежение - транзисторът е отворен.
• Напрежението на обратния вход е по-високо от директното - то е затворено.

Съответно изходното напрежение варира рязко от минимум до максимум или обратно.

Напрежението на изходните етапи съответства на входните нива на повечето цифрови микросхеми. Това е необходимо за случаите, когато сравнителният елемент е формата на импулса, който контролира работата на логическите елементи.

Приложение за сравняване

Те се използват в схеми за измерване на електрически сигнали и в аналого-цифрови преобразуватели. В логическите вериги елементите "или" и "не" работят, също като съпоставими. Съответно използването на този компонент не се ограничава до конкретни примери, тъй като се прилага универсално.

Струва си да се отбележи, че сравняващото устройство може да бъде направено от всеки операционен усилвател, но не обратното. Печалбата на компаратора е доста висока. Съответно неговите входове са много чувствителни към разликата в напрежението между тях. Несъответствието на няколко миливолта значително променя изходното напрежение.

По този начин, сравнителят ви позволява да наблюдавате минималните колебания в нивата на входните напрежения. Това го прави незаменим елемент на схеми за сравнение и измервателни уреди с висока точност:

• индикатори на нивото на входящия сигнал;
• метални детектори;
• микро- и миливолтметри;
• детектори за електромагнитно излъчване;
• лабораторни сензори;
• масови съпоставители;
• газови анализатори.

Принципът на аналоговия сравнение

Аналоговият сравнение сравнява непрекъснатите сигнали - измерване на входа и референция на входа. Как работи устройството е показано в графиката по-долу.

При бавна промяна на входния сигнал, компараторът се превключва многократно за кратък период от време. Това явление се нарича "електронна бъркотия". Неговото присъствие значително намалява ефективността на сравнението. Тъй като честите промени в състоянието на изхода, терминалният транзистор се инжектира в състояние на насищане.

За да се намали ефектът от "електронното разтърсване", във веригата се въвежда PIC-положителна обратна връзка. Той осигурява хистерезис - малка разлика между нивото на включено и изключено напрежение. Някои от тях имат вграден PIC, което намалява броя на допълнителните елементи при конструирането на структурата. Например, при лека загуба на чувствителност, се постига стабилна работа на компаратора.

Характеристики на цифровия компаратор

Цифровият компаратор е еднобитов аналогово-цифров преобразувател. Изходното напрежение е или логически "0" или "1". Аналогов и цифров сигнал могат да бъдат въведени към входа. Устройството се използва като импулсна форма за свързване на сензорните вериги и устройствата за показване. Може да се използва за анализ на спектъра на аудио или светлинен сигнал. Компараторът е и логическите елементи "или" и "не", използвани в компютърната технология.

Теоретично, при незначително малки колебания в нивото на входния сигнал може да възникне състояние на изходна несигурност. На практика равенството на измерените и референтните напрежения не се получава. Тъй като сравняващото устройство има ограничено увеличение или положителна обратна връзка.

Типичен пример е спусъка Schmitt (TS). Той не съответства на нивата на включване и изключване, определени от PIC. Това прави възможно пренебрегването на дискретната намеса в работата на контролера.

Чипът сравнение

Промишлеността произвежда сравнителни продукти под формата на интегрални схеми. Тяхната употреба ви позволява да създавате компактни устройства с минимален брой закачени елементи. Също така предимството на малки части в незначителната дължина на свързващите проводници. При условия на повишено електромагнитно излъчване, те приемат антени за всякакви видове електрически смущения.

Сравнение на операционния усилвател

Сравненията са много общи с операционните усилватели:

• коефициент на печалба;
• съпротивление на входа;
• стойност на входните токове;
• състояние на насищане.

Чувствителността, различна резолюция, е специфичен параметър. То определя точността на сравнението. Характеризира се с минималната разлика в сигналите, при които функционира сравнителят. Стойността му в интегрални схеми е стотици микроволта. Това е малко по-лошо от сравнение на операционните усилватели.

Времето за превключване характеризира скоростта на сравнение. Тя се определя от минималното време на промяна на изходния сигнал: от момента на сравнението до момента на работа. Зависи от разликата в сигналите на входовете. Времето за превключване е десетки и стотици наносекунди.

Как да направите сравнение със собствените си ръце?

Кой знае как да чете схематичните диаграми и спойлери, лесно компилира най-простите сравнения за употреба в ежедневието. Областта на приложение е много широка. На тях можете да изградите много структури с минимални разходи. Най-простият компаратор е оперативен усилвател без положителна обратна връзка.

OC като серия LM339 се използва като база за сравнение. За да се контролира и визуализира работата на схемата, се въвеждат червени и зелени индикатори. Когато свържете захранването към оп-усилвателя, един от светодиодите трябва да светне и коя от тях не е важна. Това се определя от редица фактори: превишаване на мрежата на веригата, характеристики на партидата и параметри на операционната система. Дори ако вземете няколко идентични чипа, ще получите различни резултати.

Ако входният сигнал е близо до "0" - той ще бъде зелен и ако е близо до захранващото напрежение, тогава червен светодиод. След това можете да опитате да промените логическото състояние на контролера, като доставяте на един от входовете напрежение, равно на половината от захранващото напрежение на усилвателя. Изходният сигнал не зависи от абсолютната стойност на напреженията на предните и обърнати входове. Но само за разликата в стреса.

Тези експерименти демонстрират работата на сравнителен елемент без PIC. Такъв компаратор може да се използва, когато не се изисква специална точност на измерване. Такива устройства са домакински термостати, зарядни устройства за автомобилни батерии, устройства за десулфация (възстановяване) на автокумулатори, фоторелейни.

Пример за практическо приложение на контролера

На схемата е представен светлинният сензор.

Референтното напрежение се настройва от резисторите RV1 и R2. В този случай RV1 служи като регулатор на чувствителността на структурата. Дисплеят се изпълнява на светодиод D1. Сензорът е елемент LDR1, който променя омичната устойчивост в зависимост от осветеността. Самото сравнение е представено от операционен усилвател LM324. Това просто устройство демонстрира как работи сравнителят на практика.

Масови съпоставители: концепция

Масовото сравнение е устройство, предназначено да прецизира разликата в масовите стойности на теглата при контролиране на стандартите за маса и тегло, както и за прецизно теглене. Най-точните масови съпоставители могат да претеглят всяка проба и да я сравняват с друга, подобна на нея. Това се случва на нивото на атомите. Необходимостта от такива устройства възниква поради несъвършенството на стандартни проби от мерки за теглото и обема на течността.

Примери и приложения на устройствата за определяне на теглото

Руският масов стандарт е платинен цилиндър. Той бе копиран от френския модел преди 125 години. През годините стандартът загуби около 40 μg от първоначалното си тегло под формата на оксиди. Съответно, използването му за производствени нужди с висока точност на измерването на масата е трудно.

Бе разработен нов масов стандарт. Учените са определили силиконова топка с равен брой атоми. Сега това е най-точната опция стандарт на килограма. Характеристиките му се приемат от международната общност за използване.

Създадената проба трябва да се копира няколко пъти. Тъй като съвременните тенденции в науката, особено фармакологията, биоинженерството, компютърната електроника и нанотехнологиите, изискват точна точност на измерването. Стотниците микрограми са критични за такива области на науката и технологиите. Тази задача трябва да бъде решена от атомно масово сравнение - устройство, способно да определи разликата в няколко частици.

Атомният контролер използва за измервания референтен сигнал, получен от висока точност кварцов генератор. Измереното напрежение се взема от квантовия дискриминатор, който определя стабилността на линията на най-малките частици. Неговите промени се дължат на несъответствието в броя на атомите в пробата. Затова сега е най-точното измервателно устройство.

Има по-малко точни масови съпоставители. Тяхната цена е много по-ниска от ядрената, но за всички има работа в промишлеността, търговията, стандартизацията.