मैं schmitt- ट्रिगर मोड में एक opamp तुलनित्र काम कैसे करूँ?

Question

मैं 12V के एक छोटे से फैन को नियंत्रित करना चाहता हूं। मैं आर ₁ , आर ₂ और आर _{3 के} मान सेट करूंगा ताकि प्रशंसक तापमान 40 ^o C से ऊपर काम करे ।

मैं समझता हूं कि इस प्रकार की प्रणालियों में, एक अविभाज्य क्षेत्र होगा जिसमें तुलनित्र उत्पादन उच्च और निम्न के बीच तेजी से बदल रहा होगा। इस व्यावहारिक मामले में, जब तापमान 40 ^ओ सी के आसपास के क्षेत्र में होता है, तो एक अस्थिर व्यवहार होगा।

क्या यह सर्किट काम करने का कोई तरीका है schmitt ट्रिगर मोड (उदाहरण के लिए, 38 ^o C के नीचे; 42 ^o C से ऊपर शुरू करें , और इसे 38 ^o C और 42 ^o C के बीच पिछले अवस्था में रखें ) इसे जितना संभव हो उतना कम बदलकर, और किसी भी schmitt ट्रिगर लॉजिक गेट का उपयोग किए बिना।

Comments

आपके अनुरोध को समझा जाता है लेकिन आपके पास 40 से 42 :-) तक का एक मृत क्षेत्र है। || मूल सिद्धांत केस 1 है: "सकारात्मक प्रतिक्रिया" को जोड़ने के लिए ताकि जब आउटपुट उच्च हो जाए तो स्पष्ट इनपुट और भी अधिक हो जाए और जब इनपुट कम हो जाए तो स्पष्ट इनपुट और भी कम हो जाए। या केस 2: संदर्भ के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया जोड़ें ताकि जब आउटपुट उच्च हो जाए तो ट्रिगर बिंदु कम हो जाए ताकि ट्रिगर बिंदु पर फिर से पहुंचने से पहले सिस्टम को ठंडा करना पड़े। || केस 1: नॉन-इनवॉइस इनपुट के लिए ओपैंप आउटपुट से रिस्टोरिस्ट। या केस 2: एम 1 ड्रेन से इनवर्टरिंग इनपुट को रोकनेवाला।

— रसेल मैकमोहन

ध्यान दें कि op amp तुलनित्र तुलना करने वालों की तुलना में कुछ कमियां हैं

— स्कॉट सीडमैन

Answer 1

Schmitt- ट्रिगर बनाने के लिए आपको opamp के आउटपुट से लेकर नॉन-इनवर्टिंग इनपुट तक पॉजिटिव फीडबैक देना होगा। आमतौर पर यह इनपुट थ्रेशोल्ड वोल्टेज होगा, और यह opamp के आउटपुट के आधार पर दो में से एक मान (यह हिस्टैरिसीस) लेगा।

आपके मामले में आपके पास नॉन-इनवर्टिंग इनपुट पर सिग्नल है। आप इसे इस तरह से भी काम कर सकते हैं, लेकिन मैं आपको दोनों इनपुट स्विच करने का सुझाव दूंगा, और आर 1 और पीटीसी को स्वैप भी करूंगा। अभी भी एक ही व्यवहार है: एक उच्च पीटीसी प्रतिरोध inverting इनपुट को कम कर देगा, और जब यह थ्रेशोल्ड तक पहुंच जाएगा तो प्रशंसक होगा चालू करना। तो चलिए ऐसा करते हैं, और आउटपुट R2 / R3 नोड से R5 जोड़ते हैं।

आप डिग्री सेल्सियस में हिस्टैरिसीस का उल्लेख करते हैं, लेकिन हमें वोल्टेज की आवश्यकता है। चलो एक के साथ एक सैद्धांतिक गणना करते हैं$V_H$ तथा $V_L$थ्रेसहोल्ड के रूप में, और एक रेल-टू-रेल आउटपुट opamp मान। फिर हमारे पास दो स्थितियां हैं: उच्च और निम्न सीमा, और तीन चर: आर 2, आर 3 और जोड़ा आर 5। तो हम प्रतिरोधों में से एक चुन सकते हैं, चलो आर 2 को ठीक करें।

अब, KCL (Kirchhoff's Current Law) को R2 / R3 / R5 नोड के लिए लागू करना:

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

तथा

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

यह दो चर में रेखीय समीकरणों का एक सेट है: R3 और R5, जिन्हें हल करना आसान है यदि आप इसके लिए वास्तविक वोल्टेज को भर सकते हैं $V_H$ तथा $V_L$ और एक स्वतंत्र रूप से चयनित R2।

आइए तर्क के लिए मान लें कि 38 ° C पर आपके पास inverting इनपुट पर 6 V है, और 42 ° C पर आपके पास 5 V होगा। चलो 10 k चुनें$\Omega$आर 2 के लिए मूल्य। फिर उपरोक्त समीकरण बन जाते हैं

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

या

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

फिर कुछ बदलने और फेरबदल के बाद हम पाते हैं

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

---

मैंने पहले ही कहा था कि यह कम सामान्य है, लेकिन आप वर्तमान योजनाबद्ध का उपयोग भी कर सकते हैं, और गणना समान हैं। फिर से, आउटपुट और गैर-इनवर्टिंग इनपुट के बीच एक R5 प्रतिक्रिया रोकनेवाला जोड़ें। अब संदर्भ इनपुट को R2 / R3 के अनुपात से तय किया जाता है, और हिस्टैरिसीस आपके मापा वोल्टेज को ऊपर और नीचे स्थानांतरित कर देगा, जो - कम से कम मेरे लिए - कुछ की आदत हो रही है।

मान लें कि हम R2 और R3 को बराबर करके 6 V पर संदर्भ वोल्टेज को ठीक करते हैं। फिर से हम नोड PTC / R1 / R5 पर धाराओं की गणना करते हैं, जहां PTC$_L$ और पीटीसी$_H$38 डिग्री सेल्सियस और 42 डिग्री सेल्सियस पर पीटीसी मान हैं। और आर 1 और आर 5 हमारे अज्ञात हैं। फिर

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

फिर से, R1 और R5 के लिए हल करें।

Comments

@ कोरटुक - ओह, बकवास! :-) हाँ, आप सही हैं, मैं उन्हें जोड़ दूँगा। सिर्फ एक मिनट (या 2, 3 ...)

— स्टीवनव

@ कोरटुक - वहाँ, किया। खुश? :-)

— स्टीवन्वह

अभी भी थोड़ा छोटा है :) आपने शायद ध्यान दिया कि मैं वास्तव में नीचा नहीं था।

— कोरटुक

@ कोरटुक - हाँ, मुझे पता था कि आप नहीं करेंगे। मुझे लगता है कि मैं आपको अब तक अच्छी तरह से जानता हूं कि आप पहले पूछते हैं। ;-)

— स्टीवन्वह

आपका उत्तर योजनाबद्ध के बिना काफी अच्छा था, मुझे लगा कि यह एक मामूली सुधार है, आपके उत्तर में पहले से ही एक उत्थान था।

— कोरटुक

Answer 2

आप opamp के लिए हिस्टैरिसीस जोड़ने के लिए सकारात्मक प्रतिक्रिया प्रतिरोधों के एक जोड़े को जोड़ना होगा।

छवि का स्रोत

Answer 3

यह सबसे सामान्य समीकरण है $V_{in}$ नोड जो किर्चॉफ के वर्तमान कानून से आता है:

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

Opamp विशेषताओं से, हम जानते हैं कि:

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

इसलिए हम इन दो राज्यों के लिए दो अलग-अलग समीकरण लिख सकते हैं।

$\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] \\ $

उदाहरण:

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;

Answer 4

जैसा कि पहले टिप्पणी की गई थी, प्रतिक्रिया का उपयोग ओप-एम्प्स का उपयोग करके हिस्टैरिसीस को संग्रहीत करने की कुंजी है।

अल्बर्ट ली का यह लेख व्यावहारिक तरीके से दिखाता है कि इसे कैसे करना है और सिस्टम पर वांछित हिस्टैरिसीस स्तरों की गणना करने के लिए गणित कैसे करना है।