Sizin linkin, Google çevirisi
Pratik olarak her ders kursu veya elektronik ders kitabı, işlemsel bir amplifikatörün karşılaştırıcı olarak nasıl kullanılacağını açıklar. Burada olasılığa daha ayrıntılı bir şekilde bakıyoruz ve bunun nasıl çok kötü bir fikir olabileceğini görüyoruz.
Karşılaştırıcı yapılandırmasının arkasındaki fikir basittir. Bir op-amp çok yüksek bir açık döngü DC kazancına sahiptir, bu da küçük bir diferansiyel giriş voltajının bile çıkışı bir aşırıya veya diğerine yönlendireceği anlamına gelir. Evirici olmayan (“+”) girişteki voltaj, evirici (“-“) girişteki gerilimden yüksekse çıkış yüksek olur; aksi takdirde çıkış azalır. Başka bir deyişle, iki voltaj karşılaştırılır ve çıkış, ikisinden hangisinin daha büyük olduğu konusunda ikili bir göstergedir.
Bu yüzden op-amp, karşılaştırıcı olarak kullanmak için mükemmel bir cihaz gibi görünüyor. Peki neden özel amaçlı karşılaştırma cihazları var? Dışarıdan bakıldığında, op-amp ve karşılaştırıcılar ayırt edilemez görünüyor. Güç bağlantılarının yanı sıra, her ikisi de “+” ve “-” girişlerine ve tek bir çıkışa sahiptir. Dahili devre şemasına bakıldığında, yine iki cihaz genel olarak çok benzer görünmektedir (açık kollektörlü veya açık tahliye çıkışlı bir karşılaştırma cihazı bir op-amp'den daha belirgin görünmesine rağmen). Devreye daha yakından bakmadan belirgin olmayan büyük fark, işlemsel amplifikatörlerin çıkış aşamalarının, genel olarak giriş sinyalini olabildiğince az bozulma ile yükseltmek (doğrusal olarak varsayarak) bir karşılaştırıcı olması durumunda, çıkış devresi doygunlukta çalışacak şekilde, yani harici geri besleme sağlanmadan üst ve alt çıkış voltaj limitleri arasında geçiş yapmak üzere tasarlanmıştır. Karşılaştırıcılar genellikle olağan güç bağlantılarına ek olarak bir toprak bağlantısı sunar ve simetrik analog giriş sinyallerini kabul ederken çıkışlarında dijital mantık seviyeleri sağlar.
Bu farklılıklar pratikte ne anlama geliyor? Karşılaştırıcılar, üretici tarafından belirtilen kısa yayılma gecikmeleri ve çıkış yükselme ve düşme süreleri ile giriş voltajlarındaki değişikliklere çok hızlı tepki verebilir.
Aksine, op-amplerin bu modda kullanılması beklenmediğinden, üreticiler yayılma gecikmesi ve yükselme ve düşme süreleri (normalde dönüş hızını belirtmelerine rağmen) için açık spesifikasyonlar verme eğilimindedir ve bu özellikler önemli olabilir op-amp için karşılaştırıcılara göre daha kötü.
Aşırı bir örnek vermek gerekirse, düşük güçlü bir op-amp'in milisaniye cinsinden bir yayılma gecikmesi olabilirken, bir karşılaştırıcı nanosaniye olarak tepki verebilir: milyon kez daha hızlı.
Op-amp'lerde başka bir sorun daha var. Birçok cihaz, çıkış doygunlukta olduğunda önemli ölçüde artan güç tüketimi sergiler, sonuçta ortaya çıkan güç kaybı cihazı yok etmek için yeterlidir. Ayrıca, birçok op-amp (“raydan raya çıkışları” olduğu ilan edilmeyenler) çıkışlarını besleme raylarına yakın bir konuma getiremez, örneğin 5 V besleme ile maksimum 3 V çıkış voltajına sahip . Girişlerde kısıtlamalar da olabilir. Bazı op-amplifikatörler, giriş terminallerinde yaklaşık 0,6 V'tan daha yüksek diferansiyel giriş voltajlarını önleyen antiparalel diyotlarla donatılmıştır; oysa karşılaştırıcıların girişlerinin genellikle tüm besleme aralığında değişmesine izin verilir.
Tabii ki, bir op-amp'in karşılaştırıcı olarak mükemmel bir şekilde çalışacağı birçok kritik olmayan uygulama vardır, ancak tavsiye edilmesi gereken bir uygulama değildir. Şüpheci, her biri hızlı kenarlı bir kare dalga sinyali ile beslenen bir karşılaştırıcı ve bir op-amp ile yan yana hızlı bir test yapmalıdır. Potansiyel tuzaklardan bazıları simülasyonda daha kolay gösterilir, örneğin bir op-amp'in çok dar olması, dar bir darbeyi tamamen kaçırması gibi. Devre performansını, akım tüketimini ve hatta cihazın hayatta kalmasını garanti etmek zordur.
Şekiller, nispeten çevik bir op-amp'in (minimum 11 V / µs dönüş hızına sahip bir LT1028) ve bir tip LT1720 karşılaştırıcının bir SPICE simülasyonunu göstermektedir. Karşılaştırıcının daha erken ve çok daha kısa bir yükselme süresi ile yanıt verdiği açıktır. Çıkışı, op-amp tarafından yönetilen 3 V yerine +5 V'a kadar sallanır. Çıkış düşük sallandığında durum benzerdir: op-amp çok daha yavaştır ve –5 V yerine –3 V çıkış voltajına ulaşır. Orijinal kare dalga op-amp'in çıkışında neredeyse hiç fark edilmez. LT1028 –5-V besleme ile belirlenen maksimum kazancını elde edemese de, hala bir LM324'ten (0.5 V / µs dönüş hızı ile) en az 20 daha hızlı bir faktördür; ikincisi bizim kare dalgamızdan ne yaparsa hoş bir manzara olmazdı. Op-amp, daha kısa darbelerle baş edemez, bu da daha sonra etkili bir şekilde “yutulur”, karşılaştırıcı zorlanmadan bunları ele almaya devam eder.
Bu konuyla ilgili daha fazla okuma, Bruce Carter'ın “Op Amp” başlıklı Texas Instruments uygulama notu SLOA067'dir.
