వోల్టేజ్ కంపారిటర్ అంటే ఏమిటి మరియు దాని కోసం ఏమిటి

ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లను రూపకల్పన చేసేటప్పుడు, రెండు వోల్టేజ్ల స్థాయిని పోల్చడం తరచుగా అవసరం. ఈ ప్రయోజనం కోసం, కంపారిటర్ వంటి పరికరం ఉపయోగించబడుతుంది. నోడ్ పేరు లాటిన్ కంపారేకు లేదా పోల్చడానికి ఆంగ్లంలోకి తిరిగి వెళుతుంది.

వోల్టేజ్ కంపారిటర్ అంటే ఏమిటి

సాధారణంగా చెప్పాలంటే, కంపారిటర్ అనేది పోల్చబడిన విలువలు (వోల్టేజీలు) కోసం రెండు ఇన్‌పుట్‌లతో కూడిన పరికరం మరియు పోలిక ఫలితం కోసం అవుట్‌పుట్. కంపారిటర్ పోల్చిన పారామితులను అందించడానికి రెండు ఇన్‌పుట్‌లను కలిగి ఉంది - ప్రత్యక్ష మరియు విలోమం. డైరెక్ట్ ఇన్‌పుట్ యొక్క వోల్టేజ్ విలోమ ఇన్‌పుట్ యొక్క వోల్టేజ్‌ను మించి ఉంటే అవుట్‌పుట్ లాజికల్‌కి సెట్ చేయబడుతుంది మరియు వైస్ వెర్సా అయితే సున్నా. విలోమ ఇన్‌పుట్ మరియు డైరెక్ట్ ఇన్‌పుట్ మధ్య సానుకూల వ్యత్యాసం ఒకదానికి సమానం మరియు వ్యతిరేక పరిస్థితిలో సున్నా అయితే, కంపారిటర్‌ను ఇన్‌వర్టింగ్ కంపారిటర్ అంటారు.

కంపారిటర్ ఆపరేటింగ్ సూత్రం

ఉపయోగించి కంపారిటర్‌ను నిర్మించడం సౌకర్యంగా ఉంటుంది కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ (OP-AMP). ఈ ప్రయోజనం కోసం దాని లక్షణాలు నేరుగా ఉపయోగించబడతాయి:

• ప్రత్యక్ష మరియు విలోమ ఇన్‌పుట్‌ల మధ్య సిగ్నల్ వ్యత్యాసం యొక్క విస్తరణ;
• అనంతం (ఆచరణలో - 10000 మరియు అంతకంటే ఎక్కువ) లాభం.

కంపారిటర్‌గా DT యొక్క పనిని క్రింది సర్క్యూట్‌తో పరిగణించవచ్చు:

10000 లాభంతో DT ఉందని అనుకుందాం, సరఫరా వోల్టేజ్ బైపోలార్, + 5 V మరియు మైనస్ 5 V. డివైడర్ ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్ వద్ద సరిగ్గా 0 వోల్ట్‌ల సూచన స్థాయికి సెట్ చేయబడింది మరియు డైరెక్ట్ ఇన్‌పుట్ వద్ద పొటెన్షియోమీటర్ స్లయిడర్ నుండి మైనస్ 5 వోల్ట్‌లు తీసుకోబడతాయి. ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ వ్యత్యాసాన్ని 10000 రెట్లు పెంచాలి, సిద్ధాంతపరంగా అవుట్‌పుట్‌లో మైనస్ 50000 వోల్ట్‌ల వోల్టేజ్ ఉండాలి. కానీ అటువంటి వోల్టేజ్ పొందడానికి op-amp కోసం ఎక్కడా లేదు, కాబట్టి ఇది గరిష్టంగా సాధ్యమయ్యేలా సృష్టిస్తుంది - సరఫరా వోల్టేజ్, మైనస్ 5 వోల్ట్లు.

మీరు డైరెక్ట్ ఇన్‌పుట్ వద్ద వోల్టేజ్‌ని పెంచడం ప్రారంభిస్తే, Op-Amp ఇన్‌పుట్‌ల మధ్య వోల్టేజ్ వ్యత్యాసాన్ని 10000తో గుణించడాన్ని సెట్ చేయడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ సున్నాకి చేరుకుని మైనస్ 0.0005Vకి చేరుకున్నప్పుడు అది విజయవంతమవుతుంది. సానుకూల ఇన్‌పుట్ వద్ద ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లో మరింత పెరుగుదలతో, అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ సున్నా లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పెరుగుతుంది మరియు +0.0005 వోల్ట్ల వద్ద +5 Vకి సమానంగా మారుతుంది మరియు మరింత పెరగదు - ఎక్కడా లేదు. ఈ విధంగా, ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ సున్నా స్థాయిని దాటినప్పుడు (మరింత ఖచ్చితంగా, మైనస్ 0.0005 వోల్ట్‌ల నుండి +0.0005 వోల్ట్‌ల వరకు) అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లో మైనస్ 5 వోల్ట్ల నుండి +5 వోల్ట్‌లకు జంప్ అవుతుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్ కంటే డైరెక్ట్ ఇన్‌పుట్ వద్ద వోల్టేజ్ తక్కువగా ఉన్నంత వరకు, కంపారిటర్ అవుట్‌పుట్ వద్ద సున్నా సెట్ చేయబడుతుంది. ఎక్కువ ఉంటే, అది ఒకటి.

మైనస్ 0.0005 వోల్ట్‌ల నుండి + 0.0005 వోల్ట్‌ల వరకు ఇన్‌పుట్‌ల వద్ద స్థాయి వ్యత్యాసం యొక్క విభాగం ఆసక్తిని కలిగిస్తుంది. సిద్ధాంతంలో, ఇది ప్రతికూల నుండి సానుకూల సరఫరా వోల్టేజ్‌కు మృదువైన పెరుగుదలను కలిగి ఉంటుంది. ఆచరణలో, ఈ పరిధి చాలా ఇరుకైనది, మరియు శబ్దం, జోక్యం, సరఫరా వోల్టేజ్ అస్థిరత మొదలైన వాటి కారణంగా ఇన్‌పుట్‌ల వద్ద వోల్టేజీలు దాదాపు సమానంగా ఉన్నప్పుడు, రెండు దిశలలో కంపారిటర్ యొక్క అస్తవ్యస్తమైన ట్రిగ్గరింగ్ ఉంటుంది. Op-Amp యొక్క తక్కువ లాభం, అస్థిరత యొక్క విస్తృత విండో.కంపారిటర్ యాక్యుయేటర్‌ను నియంత్రిస్తే, అది వ్యూహాత్మకంగా పనిచేయడానికి కారణమవుతుంది (రిలే క్లిక్ చేయడం, వాల్వ్ స్లామింగ్ మొదలైనవి), ఇది దాని యాంత్రిక వైఫల్యానికి లేదా వేడెక్కడానికి దారితీయవచ్చు.

దీనిని నివారించడానికి, డాష్డ్ లైన్ ద్వారా సూచించబడిన రెసిస్టర్‌ను ఆన్ చేయడం ద్వారా నిస్సార సానుకూల అభిప్రాయం సృష్టించబడుతుంది. ఇది సూచనకు సంబంధించి వోల్టేజ్ పైకి క్రిందికి వెళ్లినప్పుడు స్విచింగ్ థ్రెషోల్డ్‌లను మార్చడం ద్వారా చిన్న మొత్తంలో హిస్టెరిసిస్‌ను సృష్టిస్తుంది. ఉదాహరణకు, కంపారిటర్ 0.1 వోల్ట్‌ల వద్ద పైకి మారుతుంది మరియు సరిగ్గా సున్నా వద్ద క్రిందికి మారుతుంది (అభిప్రాయం యొక్క లోతును బట్టి). ఇది అస్థిరత విండోను తొలగిస్తుంది. ఈ రెసిస్టర్ యొక్క రేటింగ్ కొన్ని వందల కిలోల నుండి కొన్ని మెగాఓమ్‌ల వరకు ఉంటుంది. తక్కువ ప్రతిఘటన, థ్రెషోల్డ్‌ల మధ్య వ్యత్యాసం ఎక్కువ.

ప్రత్యేకమైన కంపారిటర్ చిప్స్ కూడా అందుబాటులో ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు LM393. ఈ చిప్‌లు వేగవంతమైన కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ (లేదా అనేకం) కలిగి ఉంటాయి మరియు సూచన వోల్టేజ్‌ను సృష్టించే అంతర్నిర్మిత డివైడర్‌ను కలిగి ఉండవచ్చు. Op-Ampsలో నిర్మించిన ఈ కంపారిటర్లు మరియు పరికరాల మధ్య మరొక వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, వాటిలో చాలా వరకు ఒకే-ముగింపు విద్యుత్ సరఫరా అవసరం. చాలా ఒపాసిటర్‌లకు బై-పోలార్ వోల్టేజ్ అవసరం. చిప్ రకం ఎంపిక పరికరం రూపకల్పన ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

డిజిటల్ కంపారేటర్స్ యొక్క లక్షణాలు

కంపారిటర్లు డిజిటల్ టెక్నాలజీలో కూడా ఉపయోగించబడతాయి, అయితే ఇది మొదటి చూపులో విరుద్ధమైనదిగా అనిపిస్తుంది. అన్ని తరువాత, రెండు వోల్టేజ్ స్థాయిలు మాత్రమే ఉన్నాయి - ఒకటి మరియు సున్నా. వాటిని పోల్చడంలో అర్థం లేదు. కానీ మీరు రెండు బైనరీ సంఖ్యలను పోల్చవచ్చు, దీనిలో మీరు ఏదైనా అనలాగ్ విలువలను (వోల్టేజ్‌తో సహా) మార్చవచ్చు.

బిట్స్‌లో సమాన పొడవు గల రెండు బైనరీ పదాలు ఉన్నాయని అనుకుందాం:

X=X₃X₂X₁X₀ మరియు Y=Y₃వై₂వై₁వై.

అన్ని బిట్‌లు బిట్‌వైజ్ సమానంగా ఉంటే అవి విలువలో సమానంగా పరిగణించబడతాయి:

1101=1101 => X=Y.

కనీసం ఒక బిట్ భిన్నంగా ఉంటే, అప్పుడు సంఖ్యలు అసమానంగా ఉంటాయి. అత్యధిక బిట్ నుండి ప్రారంభించి బిట్ పోలిక ద్వారా ఎక్కువ సంఖ్య నిర్ణయించబడుతుంది:

• 1101>101 - ఇక్కడ X యొక్క మొదటి బిట్ Y యొక్క మొదటి బిట్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు X>Y;
• 1101>101 - మొదటి బిట్‌లు సమానంగా ఉంటాయి, కానీ X యొక్క రెండవ బిట్ పెద్దది మరియు X>Y;
• 111<1110 - Yకి పెద్ద మూడవ బిట్ ఉంది మరియు X దిగువ బిట్‌లో పెద్ద విలువ పట్టింపు లేదు, X<>

అటువంటి పోలిక యొక్క అమలు I-NE, OR-NE బేస్ ఎలిమెంట్ లాజిక్ సర్క్యూట్‌లపై నిర్మించబడుతుంది, అయితే ఆఫ్-ది-షెల్ఫ్ ఉత్పత్తులను ఉపయోగించడం సులభం. ఉదాహరణకు, 4063 (CMOS), 7485 (TTL), దేశీయ K564IP2 మరియు ఇతర మైక్రో సర్క్యూట్‌ల శ్రేణి. అవి సంబంధిత డేటా ఇన్‌పుట్‌లు మరియు కంట్రోల్ ఇన్‌పుట్‌లతో 2-8 బిట్ కంపారిటర్‌లు. డిజిటల్ కంపారిటర్ల అవుట్‌పుట్‌లు చాలా సందర్భాలలో 3:

• మరింత;
• కంటే తక్కువ;
• సమానం.

అనలాగ్ పరికరాల వలె కాకుండా, బైనరీ కంపారిటర్లలో ఇన్‌పుట్‌లపై సమానత్వం అవాంఛనీయ పరిస్థితి కాదు మరియు వారు దానిని నివారించడానికి ప్రయత్నించరు.

ఇటువంటి పరికరాన్ని బూలియన్ ఆల్జీబ్రా ఫంక్షన్‌లను ఉపయోగించి సులభంగా నిర్మించవచ్చు. ప్రత్యామ్నాయంగా, అనేక మైక్రోకంట్రోలర్‌లు వేర్వేరు బాహ్య పిన్‌లతో ఆన్-బోర్డ్ అనలాగ్ కంపారేటర్‌లను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి అంతర్గత సర్క్యూట్‌కు రెండు విలువలను 0 లేదా 1గా పోల్చడం ద్వారా సిద్ధంగా ఉన్న ఫలితాన్ని అందిస్తాయి. ఇది చిన్న కంప్యూటర్ సిస్టమ్‌ల వనరులను ఆదా చేస్తుంది.

వోల్టేజ్ కంపారిటర్ ఎక్కడ ఉపయోగించబడుతుంది

కంపారిటర్ విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, ఇది థ్రెషోల్డ్ రిలేను నిర్మించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. దీనికి ఏదైనా విలువను వోల్టేజ్‌గా మార్చే సెన్సార్ అవసరం. అటువంటి విలువ కావచ్చు:

• ప్రకాశం స్థాయి;
• శబ్ద స్థాయి;
• ఓడ లేదా ట్యాంక్లో ద్రవ స్థాయి;
• ఏదైనా ఇతర విలువలు.

కంపారిటర్ యొక్క ప్రతిస్పందన స్థాయిని సెట్ చేయడానికి పొటెన్షియోమీటర్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్ సూచిక లేదా యాక్యుయేటర్‌కి కీ ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది.

హిస్టెరిసిస్ పెరిగినట్లయితే, కంపారిటర్ స్మిత్ ట్రిగ్గర్‌గా పని చేయవచ్చు. ఇన్‌పుట్‌కు నెమ్మదిగా మారుతున్న వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, అవుట్‌పుట్ ఉంటుంది వివిక్త సిగ్నల్ నిటారుగా అంచులతో.

రెండు మూలకాలను ద్వంద్వ-థ్రెషోల్డ్ కంపారిటర్ లేదా విండో కంపారిటర్‌లో కనెక్ట్ చేయవచ్చు.

ఇక్కడ, థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ ప్రతి కంపారిటర్‌కు విడిగా సెట్ చేయబడింది - డైరెక్ట్ ఇన్‌పుట్‌లో పైభాగానికి, విలోమ ఇన్‌పుట్‌లో దిగువ దానికి. ఉచిత ఇన్‌పుట్‌లు కలుపుతారు మరియు కొలిచిన వోల్టేజ్ వాటికి వర్తించబడుతుంది. అవుట్‌పుట్‌లు "మౌంటు OR" సర్క్యూట్ ప్రకారం కనెక్ట్ చేయబడ్డాయి. వోల్టేజ్ సెట్ ఎగువ లేదా దిగువ పరిమితిని అధిగమించినప్పుడు, కంపారిటర్లలో ఒకరు అవుట్పుట్ వద్ద అధిక స్థాయిని ఇస్తుంది.

బహుళ-స్థాయి కంపారిటర్ అనేక మూలకాల నుండి సమీకరించబడింది, ఇది సరళ వోల్టేజ్ సూచికగా లేదా వోల్టేజ్‌గా మార్చబడిన విలువగా ఉపయోగించబడుతుంది. నాలుగు స్థాయిల కోసం సర్క్యూట్ ఇలా ఉంటుంది:

ఈ సర్క్యూట్‌లో, ప్రతి మూలకం దాని ఇన్‌పుట్‌కు వేర్వేరు రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్‌ని కలిగి ఉంటుంది. ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌లు ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి మరియు కొలవవలసిన సిగ్నల్ వాటికి వస్తుంది. ట్రిగ్గరింగ్ స్థాయికి చేరుకున్నప్పుడు, సంబంధిత LED వెలిగిస్తుంది. ఉద్గార మూలకాలు ఒక లైన్‌లో అమర్చబడి ఉంటే, మీరు లైట్ బార్‌ను పొందుతారు, దీని పొడవు అనువర్తిత వోల్టేజ్ స్థాయిని బట్టి మారుతుంది.

అదే సర్క్యూట్‌ను అనలాగ్-టు-డిజిటల్ కన్వర్టర్ (ADC)గా ఉపయోగించవచ్చు. ఇది ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ని సంబంధిత బైనరీ కోడ్‌గా మారుస్తుంది. ADCలో మరిన్ని అంశాలు చేర్చబడితే, ఎక్కువ అంకెల సామర్థ్యం, ​​మరింత ఖచ్చితమైన మార్పిడి. ఆచరణలో, లైన్ కోడ్ ఉపయోగించడానికి అసౌకర్యంగా ఉంటుంది మరియు ఇది ఎన్‌కోడర్ సహాయంతో సాధారణ కోడ్‌గా మార్చబడుతుంది. ఎన్‌కోడర్ లాజిక్ ఎలిమెంట్స్‌పై నిర్మించబడవచ్చు, రెడీమేడ్ మైక్రోసర్క్యూట్‌ని ఉపయోగించవచ్చు లేదా తగిన ఫర్మ్‌వేర్‌తో ROMని ఉపయోగించవచ్చు.

ప్రొఫెషనల్ మరియు అమెచ్యూరిష్ సర్క్యూట్రీలో కంపారిటర్ల అప్లికేషన్ యొక్క గోళం విస్తృతమైనది. ఈ మూలకాల యొక్క సమర్థవంతమైన అప్లికేషన్ విస్తృత శ్రేణి పనులను పరిష్కరించడానికి అనుమతిస్తుంది.

సంబంధిత కథనాలు: