Comparador con ecuaciones de histéresis

Navega tus respuestas
6

Estoy tratando de estar seguro de que estoy calculando los valores para este circuito. Aquí hay un ejemplo del circuito que estoy tratando de construir (va en un sistema de 12 V CC, así que ya lo llené).

Hacevariosaños,tengounlibrodetextodelaclasedeelectrónica(queesdedondeprovieneeldiseñodelcircuito),ytieneestasfórmulas:

\$V_{h}=histéresis~ancho\$

\$V_{ut}=umbralsuperior~voltaje~\$

\$V_{ctr}=centro~de~umbral~voltajes\$

\$V_{lt}=menor~umbral~voltaje\$

\$V{ref}=comparador~referencia~voltaje\$

\$n=resistencia~multiplicador~para~el~histéresis~divisor\$

\$V_{h}=V_{ut}-V_{lt}\$

\$V_{ctr}=\dfrac{V_{ut}+V_{lt}}{2}\$

\$n=\dfrac{+V_{sat}-(-V_{sat})}{V_{h}}-1\$

\$V_{ref}=\dfrac{n+1}{n}V_{ctr}\$

Deacuerdoconesto,siquieroelcomparadorquetieneVut=7VyVlt=6VIdeberíatenern=11yVref=7.09VparaquecoincidaconmiVsat+=12VyVsat-=0V.

Enngspice(utilizandounmodelo LF411 de National Semiconductor) estos valores simulan una salida que es más como V ut = 7.5 V, V lt = 6.5 V. Incluso usé valores exactos de resistencia (R = 10 kohm, nR = 110 kohm) en lugar de más cercano-disponible.

¿Es este un buen circuito para usar para mi propósito? ¿Debería normalmente tener que modificar estos valores para la vida real? Descubrí que R = 10 kohm, nR = 75 kohm y V ref = 6.5 V me acercan más a V ut = 7 V y V Lt = 6 V que quería, pero esos valores están bastante lejos de lo esperado.

    
pregunta Matthew

2 respuestas

5

Debería ver inmediatamente que el 7.09V no puede ser correcto. 7.09V en un extremo de las resistencias y 12V en el otro extremo nunca pueden darle 7V en la entrada no inversora. Su ecuación para \ $ V_ {REF} \ $ parece ser incorrecta.

Así es como lo hago. Dado que la corriente a través de las resistencias es la misma que tenemos

\ $ \ begin {cases} \ dfrac {V_ {SAT +} - V_ {UT}} {nR} = \ dfrac {V_ {UT} - V_ {REF}} {R} \\ \\ \ dfrac { V_ {SAT-} - V_ {LT}} {nR} = \ dfrac {V_ {LT} - V_ {REF}} {R} \ end {cases} \ $

Rellenando los parámetros y eliminando R:

\ $ \ begin {cases} \ dfrac {12V - 7V} {n} = 7V - V_ {REF} \\ \\ \ dfrac {0V - 6V} {n} = 6V - V_ {REF} \ end {cases} \ $

De la segunda ecuación:

\ $ V_ {REF} = \ dfrac {n + 1} {n} 6V \ $

Reemplazando \ $ V_ {REF} \ $ en la otra ecuación:

\ $ \ dfrac {12V - 7V} {n} = 7V - \ dfrac {n + 1} {n} 6V \ $

Encontramos \ $ n = 11 \ $, ese es también el valor que encontró. Pero mi \ $ V_ {REF} \ $ es diferente:

\ $ V_ {REF} = \ dfrac {n + 1} {n} 6V = 6.55V \ $

Esto está bien para un cálculo teórico, pero en la práctica puede tener un problema: ¿tiene una fuente de 6.55 V? La forma típica de resolver esto es obtener un voltaje de referencia a través de un divisor de resistencia de su fuente de alimentación de 12 V, y luego obtiene este circuito:

Todavía tenemos 2 ecuaciones, pero tres incógnitas, así que podemos elegir 1. Vamos a elegir un 30k \ $ \ Omega \ $ para R3. Luego, aplicando KCL:

\ $ \ begin {cases} \ dfrac {12V - V_ {UT}} {R1} + \ dfrac {V_ {SAT +} - V_ {UT}} {R3} = \ dfrac {V_ {UT}} { R2} \\ \\ \ dfrac {12V - V_ {LT}} {R1} + \ dfrac {V_ {SAT-} - V_ {LT}} {R3} = \ dfrac {V_ {LT}} {R2} \ fin {cases} \ $

Rellenando nuestros parámetros:

\ $ \ begin {cases} \ dfrac {12V - 7V} {R1} + \ dfrac {12V - 7V} {30k \ Omega} = \ dfrac {7V} {R2} \\ \\ \ dfrac {12V - 6V} {R1} + \ dfrac {0V - 6V} {30k \ Omega} = \ dfrac {6V} {R2} \ end {cases} \ $

Eso es

\ $ \ begin {cases} \ dfrac {5V} {R1} + \ dfrac {5V} {30k \ Omega} = \ dfrac {7V} {R2} \\ \\ \ dfrac {6V} {R1} - \ dfrac {6V} {30k \ Omega} = \ dfrac {6V} {R2} \ end {cases} \ $

De donde nos encontramos

\ $ \ begin {cases} R1 = 5k \ Omega \\ R2 = 6k \ Omega \ end {cases} \ $

    
respondido por el stevenvh
1

Suponiendo que el comparador no dibuje ninguna corriente en sus pines de entrada, tenemos 

i (from output of comp to Vref) = (Vo-Vref)/(R+nR).

Así que V + (+ entrada comp): 

V+ = (Vo-Vref)*R/(R+nR) + Vref

Que nos dan: 

Vbottom = (Vss - Vref)*(R/(R+nR)) + Vref

Y: 

Vup = (Vdd - Vref)*(R/(R+nR)) + Vref

Suponiendo que V ss y V dd son su fuente de alimentación negativa y positiva. Luego aísla lo que quieras.

Ahora, ¿es un buen circuito? Depende de lo que quieras hacer y tendrías que pensar, sin ningún orden en particular:

  • ¿Es el comparador lo suficientemente rápido para la señal que ingresó?
  • ¿V en es una fuente de alta impedancia? Debido a que habrá una pF de capacitancia parásita a tierra en la entrada negativa del comparador, podría actuar como un filtro de paso bajo.
  • Tu comparador está invirtiendo, ¿es esto realmente lo que quieres? (es decir, si V in > V up = > V o = V ss )
  • ¿Proporcionó un desacoplamiento de suministro adecuado?
  • Además, si está abusando de un amplificador operacional como un comparador, debe tener mucho cuidado, por varias razones, será (en general) bastante lento, el rango del modo común de entrada del amplificador operacional podría no incluir el rango de V in , lo que podría provocar un bloqueo, inversión de fase y otros comportamientos no especificados, podrían saturarse y tardar en recuperarse, etc ... (vea ¿Los amplificadores como comparadores? para un artículo sobre abusar de los amplificadores operacionales como comparadores).
respondido por el user1443332

Lea otras preguntas en las etiquetas

Detector de frecuencia de "zumbido" bajo MOSFET tiempo de caída demasiado lento