Nguyên lý hoạt động của mạch so sánh

Mạch so sánh là một mạch điện tử dùng để so sánh hai tín hiệu điện áp và đưa ra một tín hiệu đầu ra cho biết tín hiệu nào có giá trị cao hơn. Mạch so sánh có thể hoạt động bằng cách sử dụng một bộ khuếch đại opera (op-amp) trong chế độ so sánh.

Đầu vào: Mạch có hai tín hiệu đầu vào, thường là Vì (đầu vào dương) và V (đầu vào âm).

Hoạt động: Khi Vì lớn hơn V, mạch tạo ra tín hiệu đầu ra cao (thường là điện áp dương gần bằng điện áp cung cấp). Ngược lại, khi V lớn hơn V, tín hiệu đầu ra sẽ có giá trị thấp (thường là điện áp âm hoặc 0V).

Ứng dụng: Mạch so sánh không có trạng thái trung gian, tức là đầu ra của nó sẽ thay đổi đột ngột giữa hai mức (mức cao và mức thấp) tùy theo tín hiệu đầu vào.Ứng dụng của mạch so sánh trong đời sống

Mạch so sánh có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp, bao gồm:

Cảnh báo mức độ: Mạch so sánh có thể được sử dụng để giám sát mức độ của chất lỏng trong bể chứa. Khi mức chất lỏng đạt đến một mức nhất định, mạch so sánh sẽ kích hoạt một cảnh báo.

So sánh tín hiệu trong hệ thống điều khiển: Trong các hệ thống điều khiển tự động, mạch so sánh có thể được sử dụng để so sánh tín hiệu đầu vào với một giá trị tham chiếu và thực hiện các điều chỉnh cần thiết.

Mạch bảo vệ: Mạch so sánh cũng có thể được sử dụng trong các mạch bảo vệ để ngắt mạch khi điện áp vượt quá một giới hạn nhất định, bảo vệ các thiết bị khỏi sự hư hỏng.

Hệ thống đo lường: Mạch so sánh được sử dụng trong các hệ thống đo lường điện tử để so sánh giá trị đo được với một giá trị chuẩn hoặc giới hạn cụ thể.

a. Xác định hệ số khuếch đại của mạch ( Av) Đối với mạch khuếch đại đảo, hệ số khuếch đại điện áp được tính bằng công thức:
Av=-R2/R1 Thay số vào ta có:
Av=−20kΩ/2kΩ=-10

 Kết luận: Hệ số khuếch đại của mạch là  -10 (dấu trừ cho biết tín hiệu ra ngược pha với tín hiệu vào).

b. Đặc điểm tín hiệu lối ra Khi tín hiệu lối vào là điện áp hình sin có biên độ U in =200 mV và tần số f=2Hz

1 Biên độ tính hiệu ( U out)
Uout=|Av|.⋅Uin=10⋅200mV=2000mV=2V

  1. Tần số (f) Giữ nguyên là 2Hz. T =0,5 Tín hiệu ra ngược pha  180 độ  so với tín hiệu vào.

Mô tả đồ thị:

• Vẽ một đường hình sin có đỉnh cao nhất tại  +2 V và thấp nhất tại  −2 V.
• Tại thời điểm  𝑡 =0, trong khi tín hiệu vào bắt đầu đi lên chiều dương thì tín hiệu ra sẽ bắt đầu đi xuống theo chiều âm (do tính chất đảo pha).
• Một chu kỳ sóng hoàn chỉnh kéo dài  0,5 giây trên trục thời