تبسيط أسس عمل مقارن الجهد Voltage Comparator مع تطبيقات عملية

[F.Abdelaziz]

تبسيط أسس عمل مقارن الجهد Voltage Comparator مع تطبيقات عملية


تعريف مقارن الجهد :


هو أحد مكونات الدوائر الالكترونية .
له دخلان أحدهما موجب (+) (يسمى الدخل الغير عاكس( والآخر سالب (-)( يسمى الدخل العاكس) .
وله خرج واحد.
وأخيرا له طرفان لتوصيل التغذية .



وظيفته (عمله) :
تبعا للجهد الواصل إلى كل من دخله الموجب ودخله السالب يكون خرجه :
إما مرتفعا (قيمته قريبة من قيمة الجهدالموجب).
أو منخفضا ( قيمته قريبة من جهد الصفر).
الأشكال التالية توضح الحالتين اللتين يمكن تواجدهما عمليا تبعا لجهدى الدخل الموجب والسالب .
لتوضيح ما يحدث تم وضع مقاييس للفولت (فولتميتر) عند الدخلان ووضع دايودمشع فى الخرج لكى تدل إضاءته على الحالة المرتفة للخرج .


وللشرح ولتسهيل الحسابات سوف نأخذ :

جهد التغذية الموجب 10 فولت بالنسبة لجهد الصفر (الارضى أو المشترك) .
نستخدم مقسم (مجزىء) جهد مكون من المقاومتين R1 و R2 وقيمة كل منهما 1 كيلو أوم لنحصل على جهد قيمته 5فولت هو جهد مرجعى أو أساسى لأنه ثابت القيمة ويكون هو أساس أو مرجع المقارنات ونطلق عليه Vref ويوصل إلى الدخل السالب للمقارن .
جهد الدخل نرمز له بالرمز Vin ويوصل إلى الطرف الموجب للمقارن ويتم مقارنته بجهد المرجع .

ماذا يحدث ؟؟

الحالة الاولى :
ببساطة الشكل يوضح :
جهد الدخل الواصل إلى الدخل الموجب هو Vin = 4.90V وهو أصغر من جهد المرجع 5Vألواصل إلى الدخل السالب .
الخرج منخفض (الدايود المشع مطفأ(


url=http://eeecb.com/up2//uploads/images/domain-98dc66ab8e.jpg][/url]




الحالة الثانية :

ببساطة ألشكل يوضح :
جهد الدخل الواصل إلى الدخل الموجب هو Vin = 5.10V وهو أكبر من جهد المرجع 5Vألواصل ألى الدخل السالب .
الخرج يتحول إلى الحالة المرتفعة (الدايود المشع يضىء)




الحالة الثالثة :

تطابق جهد الدخل مع جهد المرجع




كما ترى الخرج يكون مرتفعا

[F.Abdelaziz]

الآن : ماذا بعد ذلك
نخطو خطوة أخرى إلى الأمام
نضيف مقارن جهد آخر ودايود مشع آخر .
وبدلا من إستخدام جهد مرجعى واحد 5Vنستخدم جهدين مرجعيين أحدهما 3.33Vوالآخر6.66Vباستخدام مقاومات تقسيم الجهد كما فى الشكل .
يوصل الجهد المرجعى الأول إلى الدخل السالب للمقارن الأول بينما يوصل الجهد المرجعى الثانى إلى المقارن الثانى .
جهد الدخل يصل إلى الدخل الموجب لكل من المقارنين فى نفس الوقت .

الحالةالاولى:



الحالة الثانية :


الحالة الثالثة


التفاصيل على الرابط

http://eeecb.com/vb/index.php

وإلى لقاء قريب إن شاء الله مع التفاصيل و التطبيقات

[F.Abdelaziz]

تفاصيل مقارن الجهد Voltage Comparators

المقارنات هى نوع من أنواع دوائر مكبرات العمليات op-amp
يستخدم مكبر العمليات هنا فى نظام الحلقة المفتوحة open loop بدون تغذية عكسية سالبة للمقارنة بين جهدى دخل على كل من الطرف الموجب (+) والطرف السالب (-) وتكون النتيجة خرج إما مرتفع أو منخفض يعتمد على قطبية الجهد الواصل إلى كل من الطرفين .
إذا كان جهد الطرف الموجب (+) موجب بالنسبة ألى الطرف السالب (-) فإن الخرج يكون مرتفعا والعكس بالعكس .
عادة يستخدم نوع معين من مكبرات العمليات والذى له خرج بمجمع مفتوح open collector output
وهذا يعنى أن ترانزستور تحويل الخرج يجب ان يتم تكملة دائرته بمقاومة خارجية تسمى مقاومة الجذب إلى أعلى وهى تمثل مقاومة الحمل .
وهذا يسمح بأن يكون جهد خرج التحويل مختلف عن جهد تغذية المقارن وهذا يفيد عند الربط مع الدوائر التى تعمل بجهود مختلفة مثل +/- 15V أو 24V
سرعة التحويل يمكن زيادتها باستخدام مقاومة جذب إلى أعلى ذات قيمة منخفضة .

يوجد ثلاثة انواع من دوائر المقارنات .
الدائرة المتكاملة الشائعة الاستخدام هى LM339 المكونة من اربعة مقارنات quad comparator

1- المقارن البسيط :
يقوم المقارن بإكتشاف : هل الدخل " أكبرمن" أو "أصغر من" جهد مرجع reference محدد .
فى الدائرة الموضحة بالشكل جهد المرجع 2.5V موصل الى الطرف السالب (-) .
كلما تغير الدخل يتحول الخرج تبعا له.
العلاقة ألمرسومة بين الخرج والدخل تسمى خواص الإنتقال transfer characteristic
يمكن تغيير جهد المرجع حسب الرغبة للحصول على مستويات تحويل مختلفة .
خرج المقارن متصل بدايود مشع للضوء LED كبيان فى دائرة الحمل وهو مفيد ولكنه ليس ضرورى .
خرج المجمع المفتوح يعطى تيار خرج كافى لتشغيل الليد (~10 mA) LED بدون إستخدام دوائر تشغيل إضافية.







2-مقارن البدء أو الإشعال Trigger Comparator

[F.Abdelaziz]

-مقارن البدء أو الإشعال Trigger Comparator
كما فى الشكل يتم التغذية العكسية من جهد الخرج إلى دخلالطرف السالب (-) لتحديد (ضبط) مستوى الجهد المرجعى والذى يتغير معتمدا على كونالخرج مرتفعا أم منخفضا .
أى أن مستوى التحويل يعتمد على وضع "الحالةالسابقة" للخرج , وهذا يعطى مستويين للتحويل :
"تحويل الخرج عند الجهد المرتفع عندمايتزايد من منخفض الى مرتفع" و " عند الجهد المنخفض عندما يتناقص من المرتفع الىالمنخفض "
فى الدائرة الموضحة تؤثر دائرة الليد على مستوى التحويل لذلكيمكن إزالتها .
لاحظ أن الدخل موصل بالطرف السالب (-) لذلك تكون خواصالانتقال (العلاقة بين الدخل والخرج) معكوسة.
عند التعرف على الدوائر فإنالتغذية العكسية الموجبة تبين ما إذا كانت "مقارن" أو "مذبذب"
دائرة البدء) الإشعال) غالبا ما توجد فى مسار الاشارات الرقمية لانها "تساعد فى تخفيض التداخلوالضوضاء أى الترددات المرتفعة الغير مرغوب فيها "
فى الدوائر الرقميةللبوابات من النوع TTL وعند التغير البطىء فى إشارة الدخل قد تتسبب التداخلات فىظهور عدد من الانتقالات بالخرج .
ملحوظة :
من المعروف إنه عند إستخدام بادىء)قادح ) شميت schmitt trigger فى دخل البوابات فبمجرد أن تغير البوابة من حالتها لا يمكن لها العودة ما لم يكن هناك تغير كبير فى الدخل فى الاتجاه المعاكس .
والميكروكونترولر PIC يحتوى فى دوائر منافذ الدخل على بادىء شميت للتحصين ضد التداخلات .

[F.Abdelaziz]

3- مقارن النافذة Window Comparator
فى هذه الدائرة يستخدم مقارنين لتحديد "مدى جهود الدخل" التى تسبب "الخرج المرتفع" ويتحول إلى "الخرج المنخفض" عندما تكون جهود الدخل "خارج هذا المدى" أو العكس بالعكس .
خرج المقارن C يكون منخفضا عندما يكون الجهد "أقل من"حوالى 1.6 V وخرج المقارن B يكون منخفض عندما يكون الجهد "أكبرمن" حوالى 3.3 V بين هذين الجهدين" لا يوجد دخل لكلا المقارنين منخفض وذلك يسمح بإرتفاع الخرج إلى 5 V
المجمع المفتوح يسمح بهذه التوصيلات بينما الخرج المتكامل أو المتتام complementary لا يسمح بذلك .
تستخدم الدائرة لأكتشاف " هل الجهد داخل المدى المحدد " و " هل الجهد خارج المدى المحدد " أى كإختبار لحالة جهد وأعطاء خرج : إما " حالة النجاح " pass أو " حالة الفشل " fail





والى لقاء قريب ان شاء الله

[astra]

ألف شكر كما عودتنا بمواضيعك المعدة مسبقا والشرح الواضح
جعلها الله فى ميزان حسناتك

[F.Abdelaziz]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة astra

ألف شكر كما عودتنا بمواضيعك المعدة مسبقا والشرح الواضح
جعلها الله فى ميزان حسناتك

اخى الكريم

شكرا جزيلا لك

تقدير اعتز به

مع تمنياتى بدوام التوفيق

[max414]

ألف شكر كما عودتنا بمواضيعك المعدة مسبقا والشرح الواضح

جعلها الله فى ميزان حسناتك