Nguyên lí hoạt động của mạch so sanh

Mạch so sánh (thường sử dụng bộ khuếch đại thuật toán - Op-amp) có chức năng so sánh hai điện áp đầu vào và đưa ra thông báo mức điện áp nào lớn hơn.

• Cấu tạo cơ bản: Mạch có hai đầu vào:

• Đầu vào không đảo (+): Kí hiệu là V_{+}

• Đầu vào đảo (-): Kí hiệu là V_{-}

• Nguyên lí vận hành:

• Nếu điện áp tại đầu vào không đảo lớn hơn đầu vào đảo (V_{+} > V_{-}), đầu ra (V_{out}) sẽ ở mức cao (xấp xỉ điện áp nguồn dương +V_{cc}).

• Nếu điện áp tại đầu vào không đảo nhỏ hơn đầu vào đảo (V_{+} < V_{-}), đầu ra (V_{out}) sẽ ở mức thấp (xấp xỉ điện áp nguồn âm -V_{ee} hoặc 0V).

• Mạch hoạt động dựa trên hệ số khuếch đại vòng hở rất lớn của Op-amp, khiến chỉ cần một sự chênh lệch rất nhỏ giữa hai đầu vào cũng đủ để làm đầu ra bão hòa ở mức cao hoặc thấp.

Ứng dụng của mạch so sánh trong đời sống

Mạch so sánh cực kỳ phổ biến vì nó đóng vai trò như một "bộ não" quyết định khi nào cần bật hoặc tắt một thiết bị dựa trên điều kiện môi trường.

• Hệ thống chiếu sáng tự động: So sánh điện áp từ cảm biến ánh sáng (quang điện trở) với một mức điện áp chuẩn. Khi trời tối, đèn sẽ tự động bật.

• Máy điều hòa và lò nướng: So sánh nhiệt độ hiện tại (từ cảm biến nhiệt) với nhiệt độ cài đặt. Nếu nhiệt độ phòng cao hơn mức cài đặt, mạch sẽ kích hoạt máy nén để làm lạnh.

• Thiết bị báo cháy: So sánh nồng độ khói hoặc nhiệt độ với ngưỡng an toàn để kích hoạt chuông báo động.

• Sạc pin thông minh: Tự động ngắt dòng sạc khi điện áp của pin đạt đến ngưỡng đầy để bảo vệ pin không bị chai hoặc cháy nổ.

• Bộ chuyển đổi tín hiệu (ADC): Là thành phần cốt lõi trong việc chuyển đổi các tín hiệu tự nhiên (analog) sang tín hiệu số (digital) để máy tính có thể xử lý.

a) kp=-R2/R1

Kp=-20/2=-10

b)

/Kp/.U0v0=10.200mv=2000mv=2V

T=1/f=0,5s