आईसी 741, आईसी 311, आईसी 339 का उपयोग करते हुए तुलनात्मक सर्किट

एक तुलनित्र सर्किट का मूल कार्य अपने इनपुट पिन पर दो वोल्टेज स्तरों की तुलना करना और यह दिखाने के लिए एक आउटपुट का उत्पादन करना है कि किस इनपुट वोल्टेज में अन्य की तुलना में अधिक क्षमता है।

इस लेख में हम विस्तार से जानेंगे कि कैसे आईसी 741, आईसी 311 और आईसी LM649 जैसे लोकप्रिय आईसी का उपयोग करके तुलनित्र सर्किट को सही ढंग से डिज़ाइन किया गया है

एक तुलनित्र और Op Amp के बीच अंतर

आईसी 741 एकल ऑप amp का एक आदर्श उदाहरण है, और आईसी LM311 एक समर्पित एकल तुलनित्र का एक अच्छा उदाहरण माना जा सकता है।

आपको यह दोनों इकाइयाँ आंतरिक रूप से एक समान 'ट्राइएंगल' के आकार के उपकरण के प्रतीक के रूप में मिलेंगी, जिन्हें हम सामान्य रूप से तुलनित्र सर्किट के लिए पहचानते हैं और उपयोग करते हैं। हालांकि, इन दो रूपों के तुलनात्मक रूप से आउटपुट प्रतिक्रिया में कुछ प्रमुख अंतर हो सकते हैं।

हालाँकि एक op amp और एक तुलनित्र दोनों को उनके इनपुट पिन पर अंतर संकेतों की तुलना करने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, दो काउंटरों के बीच मुख्य अंतर:

• संचालित स्थिति में, इनपुट पिन वोल्टेज के स्तर के आधार पर एक सेशन amp का उत्पादन या तो सकारात्मक या नकारात्मक होगा, लेकिन कभी भी खुला नहीं हो सकता। इसके विपरीत, एक तुलनित्र आउटपुट या तो खुला या ग्राउंडेड (नकारात्मक), या फ्लोटिंग हो सकता है।
• एक सेशन एम्पी आउटपुट बिना किसी खींच या प्रतिरोध के काम कर सकता है, लेकिन आउटपुट स्टेज को सामान्य रूप से काम करने में सक्षम करने के लिए एक तुलनित्र को हमेशा एक बाहरी पुल-अप या रेज़र को खींचने की आवश्यकता होती है।
• उच्च लाभ एम्पलीफायर सर्किट बनाने के लिए एक ऑप amp का उपयोग किया जा सकता है, इस तरह के अनुप्रयोगों के लिए एक तुलनित्र का उपयोग नहीं किया जा सकता है।
• एक ऑप amp की आउटपुट स्विचिंग प्रतिक्रिया आमतौर पर एक तुलनित्र आईसी की तुलना में धीमी होती है।

एक क्लासिक तुलनित्र सर्किट डिजाइन को निम्न आकृति में देखा जा सकता है:

यहां, आउटपुट एक 'उच्च' डिजिटल सिग्नल के साथ प्रतिक्रिया करता है, जब भी नॉन-इनवर्टिंग (+) इनपुट पर वोल्टेज इनवर्टिंग (-) इनपुट से अधिक होता है। इसके विपरीत, जब भी नॉनवर्टिंग इनपुट वोल्टेज इनवर्टिंग इनपुट वोल्टेज से कम होता है, तो आउटपुट कम डिजिटल सिग्नल में बदल जाता है।

ऊपर दिए गए आंकड़े का हवाला देते हुए, हम एक तुलनित्र सर्किट के एक मानक कनेक्शन को देख सकते हैं जिसमें एक इनपुट (इस उदाहरण में इनपुट इनवर्टिंग) एक संदर्भ वोल्टेज के साथ कॉन्फ़िगर किया गया है, और दूसरा इनपुट पिन जो इनपुट सिग्नल वोल्टेज से जुड़ा नॉनवर्टिंग इनपुट है ।

समय के दौरान विन +2 वी के संदर्भ वोल्टेज की तुलना में कम वोल्टेज पर आयोजित किया जाता है, आउटपुट लगभग -10 वी पर कम रहता है। अगर विन को केवल वी 2 वी से ऊपर बढ़ाया जाता है, तो आउटपुट तुरंत राज्य बदल जाता है, और उच्च + के आसपास हो जाता है। 10 V. -10 V से +10 V के आउटपुट पर राज्य का यह परिवर्तन दर्शाता है कि विन संदर्भ +2 एच से अधिक हो गया है।

किसी भी तुलनित्र के अंदर मुख्य घटक एक ऑप amp सर्किट होता है, जो बहुत उच्च वोल्टेज लाभ पर सेट होता है। एक तुलनित्र के काम का सही ढंग से अध्ययन करने के लिए, हम नीचे दिखाए गए अनुसार IC 741 का उदाहरण ले सकते हैं:

यहाँ हम inverting input pin2 (-) को ग्राउंड, या 0 V लेवल के संदर्भ में देख सकते हैं। एक साइनसोइडल सिग्नल पिन 3 पर लगाया जाता है जो कि ऑप amp की नॉनवर्टिंग इनपुट है। यह बारी-बारी से बदलती साइनसोइडल सिग्नल आउटपुट को उच्च और निम्न आउटपुट राज्यों के बीच स्विच करने का कारण बनता है, जैसा कि छवि के दाईं ओर इंगित किया गया है।

जब इनपुट विन 0 V संदर्भ पर भी एक मिलीवोल्ट चलता है, तो अंतर को IC के आंतरिक उच्च लाभ op amp द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, जिससे आउटपुट आउटपुट पॉजिटिव संतृप्ति स्तर पर उच्च जाता है। यह स्थिति इतने लंबे समय तक बनी रहती है जब तक विन सिग्नल 0 वी संदर्भ से ऊपर रहता है।

अब, जैसे ही सिग्नल स्तर 0 V संदर्भ के नीचे एक छाया को गिराता है, आउटपुट संतृप्ति के निचले स्तर पर संचालित होता है। फिर से, इस स्थिति को बनाए रखा जाता है जब तक कि विन इनपुट सिग्नल 0 V संदर्भ स्तर से नीचे रहता है।

उपरोक्त स्पष्टीकरण और छवि में प्रस्तुत तरंग स्पष्ट रूप से अलग-अलग इनपुट सिग्नल के लिए आउटपुट की डिजिटल प्रतिक्रिया को इंगित करता है।

सामान्य अनुप्रयोगों के लिए, संदर्भ स्तर 0 V पर नहीं होना चाहिए, बल्कि आवश्यकता के अनुसार कोई भी सकारात्मक स्तर हो सकता है। और, यदि आवश्यक हो तो संदर्भ को सकारात्मक या नकारात्मक आपूर्ति लाइनों से भी जोड़ा जा सकता है, जबकि इनपुट सिग्नल को अन्य इनपुट पिन पर लागू किया जाता है।

एक तुलनित्र के रूप में आईसी 741 का उपयोग करना

निम्नलिखित उदाहरण में हम सीखेंगे कि प्रभावी ढंग से कैसे करें एक तुलनित्र एक तुलनित्र के रूप में उपयोग करें

आकृति में हम एक ऑप एम्प सर्किट को इसके इनवर्टिंग इनपुट पिन (-) पर एक सकारात्मक संदर्भ के साथ काम करते हुए देख सकते हैं। आउटपुट एक एलईडी के साथ जुड़ा हुआ है।

वोल्टेज विभक्त नेटवर्क सूत्र का उपयोग करते हुए, हम IC के (-) इनपुट पिन पर रेफरेंस वोल्टेज मान की गणना कर सकते हैं।

Vref = 10 k / 10 k + 10 k x +12 V = +6 V

चूँकि यह संदर्भ IC के (-) पिन से जुड़ा होता है, यदि वोल्टेज Vin (+) इनपुट इस संदर्भ से अधिक हो जाता है या संदर्भ से अधिक सकारात्मक हो जाता है, तो आउटपुट Vo को उसके सकारात्मक संतृप्ति स्तर पर स्विच करने के लिए मजबूर कर देगा।

यह एलईडी को रोशन करने का कारण होगा, यह दर्शाता है कि विन +6 वी के संदर्भ स्तर से अधिक सकारात्मक हो गया है।

इसके विपरीत अगर नॉनवर्टिंग इनपुट (+) को संदर्भ पिन के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है और विन को इनवर्टिंग इनपुट (-) पिन पर लागू किया जाता है, जैसे ही विन इनपुट संदर्भ मूल्य से नीचे चला जाता है, और इसके विपरीत आउटपुट कम हो जाएगा।

यह तुरन्त एलईडी को बंद कर देगा।

इसलिए, दिए गए इनपुट सिग्नल के लिए ऑन या ऑफ स्विच करने के लिए एलईडी को संदर्भ स्तर और इनपुट सिग्नल के साथ इनपुट पिन को उचित रूप से वायरिंग करके बनाया जा सकता है।

विशेष तुलनित्र आईसी इकाइयों का उपयोग करना

आम तौर पर ऑप एम्प्स तुलनित्र सर्किट के रूप में महान काम करते हैं, लेकिन एक समर्पित तुलनित्र आईसी का उपयोग एक तुलनित्र अनुप्रयोग के लिए एक से अधिक amp से बेहतर काम करता है।

तुलनित्र आईसी विशेष रूप से तुलनित्र फ़ंक्शन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और बेहतर प्रतिक्रिया दिखाते हैं जैसे कि सकारात्मक और नकारात्मक स्तरों के बीच आउटपुट पर तेजी से स्विच करना।

इन आईसी में शोर के लिए उच्च प्रतिरक्षा होती है, और कई मौकों पर आउटपुट को सीधे लोड चलाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

आइए निम्नलिखित चर्चा से विस्तार से लोकप्रिय तुलनात्मक आईसी के एक जोड़े के बारे में जानें।

आईसी 311 का उपयोग कर तुलनित्र सर्किट

ऊपर का आंकड़ा आंतरिक लेआउट और तुलनित्र आईसी 311 के विवरणों को दिखाता है। आईसी को एक दोहरी बिजली आपूर्ति से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, +15 V और -15 V की सीमा में, जो सभी के लिए एक मानक संगत स्तर है। आधुनिक डिजिटल आई.सी.

आईसी के अंदर आउटपुट स्टेज में एक द्विध्रुवीय ट्रांजिस्टर होता है, जिसमें फ्लोटिंग कलेक्टर और एमिटर टर्मिनल होते हैं। इसका मतलब है कि इस ट्रांजिस्टर से आउटपुट को दो अलग-अलग तरीकों से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है:

1. कलेक्टर pin7 के साथ एक पुल-अप रोकनेवाला जोड़कर और emitter pin1 ग्राउंडिंग, और बाद में उत्पादन के रूप में कलेक्टर का उपयोग कर।
2. कलेक्टर को पॉजिटिव लाइन के साथ जोड़कर और आउटपुट के रूप में एमिटर का उपयोग करके।

ट्रांजिस्टर आउटपुट का उपयोग रिले या छोटे लोड को चलाने के लिए किया जा सकता है, जैसे बिना किसी बाहरी बफर चरण के सीधे दीपक।

आईसी में एक संतुलन और एक स्ट्रोब इनपुट भी होता है जिसे आउटपुट के साथ जोड़ा जा सकता है।

हम निम्नलिखित अनुभागों में इस आईसी के कुछ उपयोगी अनुप्रयोगों पर चर्चा करेंगे:

ऊपर दिया गया आंकड़ा दिखाता है कि IC 311 को किस तरह कॉन्फ़िगर किया जा सकता है शून्य-क्रॉसिंग डिटेक्टर इनपुट वोल्टेज को समझने के लिए तुलनित्र, जब भी यह शून्य रेखा को पार करता है।

311 के इनवर्टिंग इनपुट (-) को जमीन के साथ जोड़कर देखा जा सकता है। इस अवधि के दौरान इनपुट सिग्नल सकारात्मक स्तर पर है, आउटपुट ट्रांजिस्टर चालू रहता है, जो आउटपुट (ट्रांजिस्टर कलेक्टर) में कम (-10 इस उदाहरण में) बनाता है।

जैसे ही इनपुट सिग्नल नकारात्मक या 0 V से नीचे जाता है, ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है। यह IC के कलेक्टर आउटपुट में एक सकारात्मक + 10V बनाता है। यह हमें यह जानने की अनुमति देता है कि इनपुट सिग्नल शून्य स्तर से ऊपर है और जब यह शून्य स्तर से नीचे चला गया है।

नीचे दिए गए अगले आंकड़े से पता चलता है कि आईसी 311 तुलनित्र का उपयोग स्ट्रैबेड सर्किट बनाने के लिए कैसे किया जा सकता है।

इस तुलनित्र सर्किट उदाहरण में, pin3 वोल्टेज का स्तर pin2 संदर्भ से ऊपर उठने पर आउटपुट pin7 उच्च हो जाएगा। लेकिन ऐसा तभी हो सकता है जब pin6 स्ट्रोब इनपुट पिन कम या 0 V पर हो।

जब ट्रांजिस्टर के आधार पर एक उच्च टीटीएल स्ट्रोब लागू किया जाता है, तो पिन 6 कम हो जाता है, जिससे आईसी आउटपुट ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है, और जिससे पिन 7 उच्च हो जाता है।

जब तक पिन 3 पर इनपुट सिग्नल की स्थिति की परवाह किए बिना टीटीएल इनपुट को ऊंचा रखा जाता है, तब तक आउटपुट उच्च बना रहता है।

हालाँकि, यदि TTL सिग्नल को स्ट्रैबेड रूप में लागू किया जाता है, तो आउटपुट पिन 3 पर इनपुट सिग्नल पर प्रतिक्रिया करता है। सीधे शब्दों में कहें, तो आउटपुट उच्च पर बंद रहता है, जब तक कि पिन 6 को स्ट्रोक न किया जाए।

कैसे एक तुलनित्र के साथ एक रिले कनेक्ट करने के लिए

नीचे दिए गए अगले आंकड़े से पता चलता है कि कैसे तुलनित्र 311 को सीधे इस्तेमाल किया जा सकता है एक रिले का संचालन करें ।

यहां, जब इनपुट पिन 2 पर वोल्टेज स्तर 0 वी से नीचे चला जाता है, तो पिन 3 पिन 2 की तुलना में अधिक सकारात्मक हो जाता है। यह आंतरिक ट्रांजिस्टर के कलेक्टर को स्विच को बंद करने का कारण बनता है, जो रिले पर स्विच करता है। रिले के संपर्क वांछित स्विचिंग कार्रवाई को निष्पादित करने के लिए भारी भार के साथ तार किया जा सकता है।

जब तक pin2 पर (+) इनपुट 0 V से नीचे रहता है, तब तक रिले ऑन रहता है। इसके विपरीत, जब पिन 2 पर एक सकारात्मक संकेत उपलब्ध होता है, तो रिले स्विच ऑफ रहेगा।

आईसी 339 का उपयोग कर तुलनित्र सर्किट

IC 339, जिसे लोकप्रिय रूप से LM339 भी लिखा जाता है, एक क्वाड तुलनित्र आईसी है। मतलब, इसमें 4 अलग वोल्टेज तुलनित्र शामिल हैं जिनके इनपुट और आउटपुट को उचित रूप से आईसी पैकेज के संबंधित बाहरी पिन के माध्यम से समाप्त किया जाता है, जैसा कि नीचे दिखाया गया है।

किसी भी अन्य तुलनित्र की तरह, प्रत्येक तुलनित्र ब्लॉक में कुछ इनपुट होते हैं, और एक आउटपुट होता है। जब IC Vcc पर वोल्टेज लागू करके संचालित होता है, और ग्राउंड सप्लाई पिन होता है, तो यह सभी तुलनित्रों को एक साथ पावर देता है। इसलिए यदि एक एकल तुलनित्र का उपयोग किया जाता है, तो भी अन्य 3 सभी कुछ शक्ति का उपभोग करेंगे।

सभी तुलनित्रों में बिल्कुल समान विशेषताएं हैं, इसलिए हम मूल तुलनित्र फ़ंक्शन को सीखने के लिए इनमें से किसी एक का विश्लेषण कर सकते हैं।

जब इनपुट टर्मिनलों के पार एक सकारात्मक अंतर इनपुट लागू होता है, जिसका अर्थ है कि जब लागू संकेतों के बीच का अंतर सकारात्मक होता है, तो यह आउटपुट ट्रांजिस्टर बंद कर देता है। यह आउटपुट को ओपन सर्किट या फ्लोटिंग ओपन दिखाने का कारण बनता है।

जब अंतर इनपुट ऋणात्मक होता है, तो जब इनपुट पिन पर लगाए गए संकेतों के बीच का अंतर नकारात्मक होता है, तो यह तुलनित्र के आउटपुट ट्रांजिस्टर को चालू कर देता है, जिससे तुलनित्र का आउटपुट पिन ऋणात्मक हो जाता है, या V- क्षमता पर।

ऊपर दिए गए आंकड़े का हवाला देते हुए, हम यह समझ सकते हैं कि जब IC के गैर-इनवर्टिंग (+) इनपुट को संदर्भ पिन के रूप में उपयोग किया जाता है, तो इनवर्टिंग इनपुट पिन (-) में इस संदर्भ से कम वोल्टेज का परिणाम होगा। तुलनित्र बनने के लिए। दूसरी ओर, यदि (-) को संदर्भ पिन के रूप में उपयोग किया जाता है, तो संदर्भ (+) से अधिक वोल्टेज स्तर एक आउटपुट को नकारात्मक या V- पर मोड़ देगा।

यह जानने के लिए कि आईसी 339 एक तुलनित्र की तरह कैसे काम करता है, निम्न उदाहरण आईसी को एक शून्य क्रॉसिंग डिटेक्टर के रूप में दिखाता है।

जिस क्षण इनपुट सिग्नल 0 V से ऊपर उठता है, आउटपुट V + स्तर पर उच्च हो जाता है। आउटपुट वी पर बंद है- केवल जबकि इनपुट 0 वी से नीचे आयोजित किया जाता है।

जैसा कि पहले बताया गया है, संदर्भ स्तर को 0 वी होने की आवश्यकता नहीं है, इसे किसी अन्य वांछित स्तर में बदला जा सकता है। इसके अतिरिक्त, आप अन्य इनपुट पिन (+) को संदर्भ पिन के रूप में भी उपयोग कर सकते हैं, और (-) इनपुट पिन को भिन्न इनपुट सिग्नल को स्वीकार करने के लिए सिग्नल इनपुट पिन के रूप में उपयोग कर सकते हैं।

तुलनित्र आईसी में फ्लोटिंग आउटपुट होने का लाभ

जैसा कि पिछले स्पष्टीकरण में चर्चा की गई है, तुलनित्र आउटपुट को BJT के माध्यम से बदल दिया जाता है, जिसमें आउटपुट के रूप में एक खुला कलेक्टर होता है। यह IC 339 से दो तुलनित्रों के आउटपुट को सीधे एक की तरह जोड़ने का लाभ देता है या गेट ।

खिड़की तुलनित्र सर्किट का एक अच्छा उदाहरण नीचे देखा जा सकता है। यहाँ दो IC 339 तुलनित्र ब्लॉक एक सामान्य इनपुट सिग्नल के साथ कॉन्फ़िगर किए गए हैं, और आउटपुट OR गेट की तरह जुड़ गए हैं।

जब भी इनपुट सिग्नल कम सेट थ्रेशोल्ड या ऊपरी सेट थ्रेशोल्ड को पार करता है, तो संबंधित कंपैक्टर का आउटपुट कम हो जाता है, इस प्रकार यह पता करने में सक्षम होता है कि सिग्नल सेट विंडो लेवल से बाहर है।

एक विंडो तुलनित्र का उपयोग उपयोगी अनुप्रयोगों जैसे के लिए किया जा सकता है उच्च कम वोल्टेज रक्षक सर्किट, और सौर ट्रैकर सर्किट आदि

निष्कर्ष

उपरोक्त स्पष्टीकरण से, हमने सीखा कि:

कम्प्रेसर मूल रूप से दो पूरक इनपुट और एक उत्तरदायी आउटपुट वाली इकाइयाँ हैं। आउटपुट उच्च या निम्न हो जाता है जब किसी एक इनपुट पर वोल्टेज का स्तर अन्य इनपुट की तुलना में अधिक या कम हो जाता है, इस पर निर्भर करता है कि इनपुट का उपयोग संदर्भ के रूप में किया जाता है या किसी निश्चित वोल्टेज स्तर पर।

हालाँकि एक ऑप amp का उपयोग एक तुलनित्र की तरह भी किया जा सकता है, विशेष तुलनित्र IC को बेहतर रूप से तुलनित्र की तरह काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

LM311 की तरह समर्पित तुलनित्र आईसी, LM339 को विशेष रूप से तुलनित्र अनुप्रयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है, तेजी से प्रतिक्रिया और एक लचीली उच्च उत्पादन क्षमता के साथ।

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