Mạch so sánh, hay còn gọi là Op-Amp Comparator trong kỹ thuật điện tử, là một phần tử quan trọng trong việc so sánh hai giá trị dòng điện hoặc điện áp và đưa ra kết quả nhị phân biểu thị giá trị thuận có lớn hơn không. Mạch so sánh dòng điện và điện áp này thường được sử dụng để so sánh điện áp hoặc dòng điện trong các ứng dụng như điều khiển, tự động hóa và các hệ thống điện tử khác.
Mạch so sánh dòng điện và điện áp
Mạch so sánh dòng điện và điện áp hoạt động dựa trên nguyên lý hoạt động của opamp. Hình 1 hiển thị mạch so sánh điện áp ở chế độ đảo và Hình 2 hiển thị mạch so sánh điện áp ở chế độ không đảo.
Mạch so sánh không đảo: Điện áp tham chiếu được đặt vào đầu vào đảo ngược và điện áp so sánh được đặt vào đầu vào không đảo. Khi điện áp so sánh vượt quá điện áp tham chiếu, đầu ra của opamp chuyển sang mức cao và ngược lại. Điều này xảy ra do sự khác biệt giữa điện áp so sánh và điện áp tham chiếu được khuếch đại đến giá trị tối đa. Mạch so sánh không đảo thường được sử dụng để so sánh điện áp.
Mạch so sánh đảo ngược: Bộ khuếch đại đảo ngược sử dụng opamp để khuếch đại tín hiệu và đảo ngược pha của tín hiệu đầu vào. Điện áp tham chiếu được đặt vào đầu vào không đảo và điện áp so sánh được đặt vào đầu vào đảo ngược. Khi điện áp đầu vào vượt quá điện áp tham chiếu, đầu ra của opamp chuyển sang mức âm. Mạch so sánh đảo ngược thường được sử dụng trong các ứng dụng như đảo pha sóng.
Mạch so sánh điện áp thực tế sử dụng uA741: Mạch so sánh không đảo ngược thực tế dựa trên opamp uA741 được thể hiện dưới đây. Điện áp tham chiếu được đặt bằng cách sử dụng mạng phân chia điện áp gồm R1 và R2. Khi Vin vượt quá giá trị tham chiếu, đầu ra sẽ dao động từ -12V đến +12V. Mạch này được cấp nguồn từ nguồn kép +/-12V DC.
Nguyên lý hoạt động
Mạch so sánh dòng điện và điện áp gồm hai phần chính: mạch khuếch đại thuật toán và mạch ngõ ra. Theo biểu diễn trong ký hiệu mạch so sánh, nếu V1 > V2, đầu ra sẽ là logic 1 (cao), và nếu V1 < V2, đầu ra sẽ là logic 0 (thấp). Sự bất định xảy ra khi V1 gần bằng V2, tuy nhiên thường được khử bằng các phản hồi dương để tạo trễ.
Tổng kết
Mạch so sánh dòng điện và điện áp là một phần quan trọng trong kỹ thuật điện tử. Với nguyên lý hoạt động dựa trên opamp, mạch này cho phép so sánh hai giá trị dòng điện hoặc điện áp và đưa ra kết quả nhị phân. Mạch so sánh dòng điện và điện áp có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực điều khiển, tự động hóa và các hệ thống điện tử khác.