Компаратор: нижче, дорівнює, вище
Напруга ухвалює рішення
Компаратор порівнює дві напруги й обирає високий або низький вихід. Опорна напруга — зразок для порівняння; поріг — рівень входу, за якого рішення змінюється.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТІЛ
Змінюй налаштування схеми, передбачай покази та перевіряй розв’язання завдання. Це навчальні моделі; припущення пояснено в кожному уроці.
Увійди, щоб зберігати прогрес. Прогрес гостя зберігається на цьому пристрої.
Чому це працює
Ідеальне неінвертувальне порівняння з виходами 0 V та 5 V. Рівність навмисно дає низький вихід. Зсув, шум, затримка та навантаження виходу не моделюються; це не конкретна мікросхема.
Vin — вхідна напруга, Vref — опорна, Vout — вихідна. Вхід + отримує Vin, вхід − отримує Vref; знаки описують порівняння, а не електричні заряди. За Vin > Vref маємо Vout = 5 V, інакше Vout = 0 V. Різниця ΔV = Vin − Vref обирає стан, але не дорівнює напрузі виходу.
Складність
Збери · Збери
Увімкни вхід 2 V та опорну напругу 2.5 V. Отримай низький вихід 0 V.
Потрібна підказка?
Vin = 2 V; Vref = 2.5 V → Vout = 0 V
Досліди · Досліди межу
Залиш опору 2.5 V і встанови вхід точно 2.5 V. Знайди правило рівності моделі: вихід 0 V.
Потрібна підказка?
Vin = Vref = 2.5 V → Vout = 0 V
Розв’яжи · Розв’яжи завдання
Залиш опору 2.5 V і встанови вхід 3 V. Зроби вихід високим: 5 V.
Потрібна підказка?
Vin = 3 V; Vref = 2.5 V → Vout = 5 V
Додаткові матеріали та картки схем
Напруга ухвалює рішення
Уяви датчик бака: напруга зростає разом із рівнем води. Компаратор перетворює «скільки?» на «вище обраної межі?». Змінюючи опору, можна обрати межу без зміни датчика. Бак — аналогія; дослід порівнює лише напруги.
ΔV = Vin − Vref; Vin > Vref → Vout = 5 V; Vin ≤ Vref → Vout = 0 V
Енергію виходу дає постійне живлення 5 V. Два входи лише обирають стан, тому мала різниця може спричинити значно більший стрибок виходу.
Корисна закономірність
Входи 2.6 V та 4 V дають однаковий вихід 5 V за опори 2.5 V. Компаратор повідомляє, з якого боку межі лежить вхід, а не наскільки далеко.
За межами моделі
Справжній вхід, що коливається біля порога, може багаторазово перемикати вихід. За рівності важливі шум і малий зсув; наступний урок додає рішенню пам’ять.
Помилка, якої варто уникати
Рівні входи дають 0 V за правилом моделі. Це не гарантія для справжнього компаратора й не «половина живлення».
Вхід залишається 3 V, опору змінюють із 2.5 V на 3.5 V. Вихід…
- залишається 5 V
- стає 0 V
- стає 3 V
Читати далі
Вхід був вище опори, а став нижче неї: порівняння змінює рішення.
Збери
Задай вхід 2 V та опору 2.5 V, тоді ввімкни живлення. Від’ємна різниця обирає 0 V.
Vout = 0 V
Досліди межу
Задай вхід 3 V та опору 2.5 V, тоді ввімкни живлення. Додатна різниця 0.5 V обирає повний вихід 5 V.
Vout = 5 V
Зміни одну величину
Тримай вхід 3 V. Змінюй лише опору з 2 V через 3 V до 4 V. Знайди межу й пройди назад: цей компаратор не має пам’яті.