Tricky Circuit

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.

Відкрити інтерактивний дослід

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.

Відкрити лабораторію в повному вікні

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

  1. 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

  2. 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

  3. 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…

  1. залишається 5 V
  2. стає 0 V
  3. 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.

ti.com