슈미트 트리거 모드에서 opamp 비교기를 작동 시키려면 어떻게해야합니까?

소형 12V 케이스 팬을 제어하고 싶습니다. 팬이 ^40oC 이상의 온도에서 작동하도록 R ₁ , R ₂ 및 R ₃ 값을 설정합니다 .

이러한 종류의 시스템에는 비교기 출력이 높거나 낮은 사이에서 빠르게 변화하는 결정적인 영역이 있음을 이해합니다. 이 실제적인 경우, 온도가 ^40oC 근처에 있을 때 불안정한 동작이 발생합니다.

확인의 방법이 슈미트 트리거 모드에서이 회로 작업이 (예; 38 미만 정지 ^O C가 42 이상으로 시작 ^O C와 38 사이에 이전의 상태를 유지 ^O C 42 ^O C) 가능한 한 적게 변경하여, 및 슈미트 트리거 로직 게이트를 사용하지 않습니다.

슈미트 트리거를 생성하려면 opamp의 출력에서 ​​비 반전 입력에 이르기까지 포지티브 피드백을 제공해야합니다. 일반적으로이 입력은 임계 값 전압이되며 opamp의 출력에 따라 두 가지 값 (히스테리시스) 중 하나를 사용합니다.

귀하의 경우 비 반전 입력에 신호가 있습니다. 이 방법으로도 작동시킬 수 있지만 두 입력을 모두 전환하고 R1과 스왑을 교체하는 것이 좋습니다. PTC 저항이 높을수록 반전 입력이 감소하고 임계 값에 도달하면 팬이 작동합니다. 스위치를 켰습니다. 그렇게하고 출력에서 ​​R2 / R3 노드로 R5를 추가합니다.

$V_H$$V_L$

이제 R2 / R3 / R5 노드에 KCL (Kirchhoff의 현행법)을 적용합니다.

$\dfrac{12 V - V_L}{R3} + \dfrac{0 V - V_L}{R5} = \dfrac{V_L}{R2}$

과

$\dfrac{12 V - V_H}{R3} + \dfrac{12 V - V_H}{R5} = \dfrac{V_H}{R2}$

$V_H$$V_L$

$\Omega$

$\begin{cases} \dfrac{12 V - 5 V}{R3} + \dfrac{0 V - 5 V}{R5} = \dfrac{5 V}{10 k\Omega} \\ \\ \\ \dfrac{12 V - 6 V}{R3} + \dfrac{12 V - 6 V}{R5} = \dfrac{6 V}{10 k\Omega} \end{cases}$

또는

$\begin{cases} \dfrac{7 V}{R3} - \dfrac{5 V}{R5} = \dfrac{5 V}{10 k\Omega} \\ \\ \\ \dfrac{6 V}{R3} + \dfrac{6 V}{R5} = \dfrac{6 V}{10 k\Omega} \end{cases}$

교체 및 셔플 링 후

$\begin{cases} R3 = 12 k\Omega \\ R5 = 60 k\Omega \end{cases}$

이미 덜 일반적이라고 말했지만 현재 회로도를 사용할 수도 있으며 계산은 비슷합니다. 다시, 출력과 비 반전 입력 사이에 R5 피드백 저항을 추가하십시오. 이제 기준 입력은 비율 R2 / R3에 의해 고정되며 히스테리시스는 측정 된 전압을 위아래로 이동 시키므로 적어도 나에게는 익숙해 져야합니다.

$_L$$_H$

$\begin{cases} \dfrac{6 V}{PTC_H} = \dfrac{12 V - 6 V}{R1} + \dfrac{0 V - 6 V}{R5} \\ \\ \\ \dfrac{6 V}{PTC_L} = \dfrac{12 V - 6 V}{R1} + \dfrac{12 V - 6 V}{R5} \end{cases}$

다시, R1 및 R5를 해결하십시오.

opamp에 히스테리시스를 추가하려면 두 개의 포지티브 피드백 저항을 추가해야합니다.

이미지 소스

$V_{in}$

$\dfrac{V_{in} - V_{dd}}{R_1} + \dfrac{V_{in} - V_{ss}}{R_2} + \dfrac{V_{in} - V_{out}}{R_f} = 0$

opamp 특성에서 우리는 다음을 알고 있습니다.

Vin <= VIL ==> Vout = VOL (Low  State)
Vin >= VIH ==> Vout = VOH (High State)

따라서이 두 상태에 대해 두 개의 개별 방정식을 작성할 수 있습니다.

$\dfrac{V_{IL} - V_{dd}}{R_1} + \dfrac{V_{IL} - V_{ss}}{R_2} + \dfrac{V_{IL} - V_{OL}}{R_f} = 0 \\ \dfrac{V_{IL}}{R_1 // R_2 // R_f} = \dfrac{V_{dd}}{R_1} + \dfrac{V_{ss}}{R_2} + \dfrac{V_{OL}}{R_f} \\ V_{IL} = (R_1 // R_2 // R_f) \left[ \dfrac{V_{dd}}{R_1} + \dfrac{V_{ss}}{R_2} + \dfrac{V_{OL}}{R_f} \right] \\ V_{IH} = (R_1 // R_2 // R_f) \left[ \dfrac{V_{dd}}{R_1} + \dfrac{V_{ss}}{R_2} + \dfrac{V_{OH}}{R_f} \right] \\ $

예:

R1  = 100k
R2  = 100k
Vdd = +15V
Vss = -15V
VOH = +13V
VOL = -13V

% Matlab code for the plotting

R1              = 100000;
R2              = 100000;
Vdd             = +15;
Vss             = -15;
VOH             = +13;
VOL             = -13;

RMIN            = 10000;        % 10k
RMAX            = 10000000;     % 10M
VMIN            = -10.0;
VMAX            = +10.0;
POINTS          = (RMAX - RMIN) / 100;

Rf              = linspace(RMIN, RMAX, POINTS);
VIL             = zeros(1, POINTS);
VIH             = zeros(1, POINTS);

for i = 1 : 1 : POINTS
    VIL(i) = 1 / ((1/R1) + (1/R2) + (1/Rf(i))) * ((Vdd/R1) + (Vss/R2) + (VOL/Rf(i)));
    VIH(i) = 1 / ((1/R1) + (1/R2) + (1/Rf(i))) * ((Vdd/R1) + (Vss/R2) + (VOH/Rf(i)));
end;

close all;
hFig = figure;
hold on;
plot([0 10], [0 0], 'Color', [0.75 0.75 0.75]);
plot(Rf/1000000, VIL, 'Color', [0 0 1]);
plot(Rf/1000000, VIH, 'Color', [1 0 0]);
xlim([RMIN/1000000, RMAX/1000000]);
ylim([VMIN, VMAX]);
xlabel('R_f (M\Omega)');
ylabel('VIL & VIH (V)');
hold off;

앞에서 언급했듯이 피드백을 사용하는 것은 Op 앰프를 사용하여 히스테리시스를 보관하는 핵심입니다.

Albert Lee 의이 기사 는 실제 방법으로 시스템에서 원하는 히스테리시스 레벨을 계산하는 방법과 계산 방법을 보여줍니다.