Schmitt Trigger Comparator 0 - 5V

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He diseñado un circuito de activación Schmitt utilizando un amplificador operacional donde la salida cambia de 0 a 5 V en función de una histéresis de entrada de 2.2 a 2.8V.

Mi circuito cambia correctamente a los voltajes correctos, sin embargo, la magnitud de salida es de 3.6V en lugar de 5V. ¿Cuál sería la mejor manera de resolver esto? He intentado usar un amplificador que no invierte después de la etapa de salida, pero aún así evito el mismo voltaje de salida de 3.6V.

    
pregunta StackUser1203

4 respuestas

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El amplificador operacional LM358 no girará su salida al riel de alimentación positivo. El "transistor" superior en el paquete está configurado como un par de Darlington y este es su problema: -

Incluso si la base de Q5 pudiera alcanzar + 5V, su emisor estaría 0.7V por debajo de 5V y, por lo tanto, la base de Q6 también estaría 0.7 voltios por debajo de 5V y, a su vez, el emisor de Q6 sería 1.4 voltios por debajo de 5V = 3.6 voltios.

A continuación, dice que el disparador schmitt funciona con una histéresis de entrada de 2.2 a 2.8 V. Tengo que estar en desacuerdo.

Si el comparador pudiera alcanzar 5 V en la salida (como parece haber asumido originalmente), el umbral superior sería: -

5V x \ $ \ dfrac {R3} {R3 + (R2 || R4)} \ $ = 2.705 voltios

El umbral inferior sería 5V x \ $ \ dfrac {R3 || R4} {R2 + (R3 || R4)} \ $ = 2.295 voltios.

Claramente, a un voltaje de salida más bajo, esto reduce el rango, pero nunca verás un umbral superior de 2.8 voltios. ¿Cómo lo calculaste?

    
respondido por el Andy aka
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Figura1.LaspartesinternasdeunamplificadoroperacionalLM324.Lostransistoresdesalidaestánenuncírculo.

Porlogeneral,unamplificadoroperacionalnoesunabuenaopciónparauncomparador.Lafigura1muestrapartedelproblema.CuandolasalidaeselevadaporQ6,elvoltajemáximoquepuedealcanzaresV+menoslacaídadetensiónenQ6.DadoqueQ6estádispuestocomounseguidordevoltajedeQ5queesimpulsadoporlafuentedecorriente,lacaídadevoltajetotalpodríaserdedosotresvoltios.Losamplificadoresoperacionalesmodernospuedensermuchomejores,peroelpull-upyelpull-downpuedenserbastantedébilesamedidaqueteacercasalosrielesdesuministro.

Elotroproblemaesquelosamplificadoresoperacionalesgeneralmentenoestándiseñadosparaejecutarseenestaconfiguración.Sisonconducidosalosrielesdesuministro,puedenengancharseytardarunpocoenvolveralasaturación.Estoafectaríalarespuestadefrecuenciadelaunidadeintroduciríaunretardodeconmutación.

Figura2.Dentrodelcomparador LM193 .

Por otro lado, los comparadores están diseñados específicamente para aplicaciones de comparación (obviamente) pero no sufren los problemas de retención de los amplificadores operacionales y, dado que el requisito de salida suele ser una interfaz lógica, la etapa de salida está diseñada en consecuencia. / p>

Muchos comparadores utilizan una salida de colector abierto que tiene una muy fuerte caída y la resistencia a la tracción puede ser determinada por el usuario mediante la selección del valor de la resistencia.

  

La razón principal para usar el colector abierto es que varios comparadores pueden tener su salida conectada entre sí en una puerta OR cableada. Todos los colectores abiertos se pueden unir a una sola resistencia sin conflictos entre comparadores. Esto no habría sido fácil de hacer cuando su comparador también tiene la capacidad de generar corriente en su salida.

     

Esta compuerta OR cableada es útil para detectar rangos de voltaje, por ejemplo, cuando desea que su salida sea baja cuando la señal está por debajo de un valor o por encima de otro valor. Crédito: ¿Por qué suelen hacer que los comparadores abran el colector? .

    
respondido por el Transistor
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¿Has probado con un amplificador que va a 5v?

En los viejos tiempos, la mayoría de los amplificadores solo irían a uno o dos voltios del riel positivo, por ejemplo, LM324.

En estos días, puede obtener amplificadores que giran riel a riel (R2R) en la salida.

Publique un esquema de su circuito (el botón 'diodo / resistencia / capacitor / lápiz' al lado del botón de imagen 'montañas y sol'), y luego todos podemos dejar de adivinar.

    
respondido por el Neil_UK
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Reemplace la pieza con un LMV358 económico y el swing de salida será mucho más como 0-5V. Tenga en cuenta que la tensión de alimentación máxima es de 5,5 V para el LMV358.

Es posible que pueda llegar hasta allí con una resistencia de extracción de 4.7K en el LM358 que tiene. Las simulaciones en LTSpice no muestran que funcione, pero no siempre son precisas (debido a que este modo lleva los transistores superiores al sesgo inverso, lo que no es un modo de operación normal). Sin embargo, ya no irá tan cerca del riel negativo, más como + 600mV. Una vez más, la simulación no refleja con precisión la realidad, pero cualquier cosa mucho más que el sumidero fijo de 50 uA hará que la salida aumente una caída de diodo más o menos.

En cuanto a la histéresis, el divisor R2 / R3 parece una fuente de 2.5V con 5K (10K || 10K) en serie. Usted quiere una caída de 0.3V con la salida a 0V, por lo que la corriente es de 60uA (0.3V / 5K) y la resistencia R4 debe ser ~ 36K (36.666 .. = 2.2V / 0.06A).

    
respondido por el Spehro Pefhany

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