Datasheet texas instruments lm311p

Система подсоединения ТВ розетки

Существует несколько видов схем подключения ТВ розеток, осуществляются они такими методами:

  • По схеме «звездочка» — это когда происходит замена и прокладка нового кабеля по всему помещению с помощью сплиттера
  • По шлейфовой схеме.

У каждого при этом возникает вопрос, как подключить ТВ розетку и какую схему использовать? Рассмотрим более подробно каждый метод.

Метод «звездочка» на сегодняшний день используется довольно часто. Подсоединение происходит с помощью распределителя сигнала, который имеет такие преимущества:

  • ТВ кабель находится в безопасно закрытом месте
  • Сигнал более устойчив
  • Непрерывный сигнал распределяется на все устройства.

Как подключить тв розетку ЛеграндКак подключить тв розетку Легранд

Схема эквивалента компаратора напряжения с однополярным источником питания

Принципиальная схема «компаратор напряжения» эквивалентна работе операционного усилителя, например, LM358 или LM324, имеющим на выходе два транзистора типа NPN (см. выше). Таким образом, можно сделать все 4 выхода ОУ (LM339) с открытым коллектором. Каждый такой выход может выдерживать ток нагрузки 15 мА и напряжение до 50 вольт.

Выход включается или выключается в зависимости от относительных напряжений на плюсовом (+) и минусовом (-) входах компаратора. Входы компаратора крайне чувствительны и разница напряжения между ними всего лишь в несколько милливольт приводит к переключению его выхода.

Общие сведения.

Компаратор — это операционный усилитель без обратной связи с большим коэффициентом усиления.
Поэтому, если подать на один его вход (например инверсный) какой то постоянный уровень опорного напряжения, а на другой вход (прямой) изменяющийся сигнал — выходное напряжение у него изменится скачком, от минимального до максимального в тот момент, когда уровень входного сигнала превысит уровень сигнала опорного напряжения, установленного на другом входе, и наоборот.

Компараторы имеют два входа, прямой и инверсный, и в зависимости от желаемого результата, опорное и сравниваемое напряжения, могут подключаться к любому входу.
Если входное напряжение на прямом входе, превысит напряжение инверсного входа, выходной транзистор компаратора открывается, если станет ниже — закрывается. То есть компаратор сравнивает напряжения.
Вот мы и подошли к сути основного назначения компаратора — сравнивать между собой два напряжения (сигнала), и выдавать на выходе напряжение (сигнал) в том случае, когда сигнал на одном входе, стал больше или меньше уровня, установленного опорным напряжением другого входа.
На компараторах можно собирать различные устройства, такие как терморегуляторы, стабилизаторы, различные устройства автоматики — используя для изменения входного сигнала различные датчики, такие как, терморезисторы, фоторезисторы, индикаторы влажности и т.д. и т.п.
Выходные каскады компараторов рассчитаны таким образом, чтобы их выходное напряжение соответствовало бы входному логическому уровню многих цифровых микросхем, поэтому их ещё могу называть формирователями.
В принципе на любом операционном усилителе можно построить компаратор (но не наоборот).
Рассмотрим самый распространённый компаратор К554СА3, (зарубежные аналоги LM-111, LM-211, LM-311).
На выходе этого компаратора включен транзистор с открытыми коллектором и эмиттером, и в зависимости от необходимого результата на выходе, его можно подключать по схеме с общим эмиттером или эмиттерным повторителем.
Схема включения компаратора для одно-полярного питания изображена на рисунке 1, для двух-полярного питания на рисунке 2.

Рисунок 1.
Схема включения компаратора в одно-полярное питание.
а — с общим эмиттером; б — эмиттерным повторителем.
Напряжение питания +5 вольт указано для уровня логики ТТЛ микросхем.

Для согласования выхода с логическими уровнями КМОП микросхем, напряжение питания соответственно может быть 9-15 вольт.

Рисунок 2.
Схема включения компаратора в двух-полярное питание.
а — с общим эмиттером; б — эмиттерным повторителем.

В качестве нагрузки компаратора можно использовать любую нагрузку с током потребления не более 50 мА. Это могут быть непосредственно обмотки реле, резисторы, светодиоды индикации и оптронов исполнительных устройств, с ограничивающими ток резисторами. Индуктивные нагрузки желательно шунтировать диодами от обратного выброса напряжения.
Напряжение питания компаратора может быть 5 — 36 вольт одно-полярного (или сумма двух-полярного) напряжения.

Application Notes

  • Circuit Techniques for Avoiding Oscillations in Comparator Applications

    PDF, 96 Кб, Файл опубликован: 2 окт 2002

  • Intro MF10 — Versatile Mono Active Filter Building Blk (Rev. C)

    PDF, 808 Кб, Версия: C, Файл опубликован: 23 апр 2013This application report describes a unique alternative for active filter designs available with the introductionof the MF10. This new CMOS device can be used to implement precise, high-order filtering functions withno reactive components required.

  • +5 to -15 Volts DC Converter

    PDF, 133 Кб, Файл опубликован: 3 окт 2002

  • AN-288 System-Oriented DC-DC Conversion Techniques (Rev. B)

    PDF, 833 Кб, Версия: B, Файл опубликован: 6 май 2013This application note discusses the operation of system-oriented DC-DC conversion techniques.

  • AN-298 Isolation Techniques for Signal Conditioning (Rev. B)

    PDF, 685 Кб, Версия: B, Файл опубликован: 6 май 2013This application note provides information and examples of isolation techniques for signal conditioning.

  • AN-263 Sine Wave Generation Techniques (Rev. C)

    PDF, 747 Кб, Версия: C, Файл опубликован: 22 апр 2013This application note describes the sine wave generation techniques to control frequency amplitude anddistortion levels.

  • AN-103 LM340 Series Three Terminal Positive Regulators (Rev. A)

    PDF, 814 Кб, Версия: A, Файл опубликован: 6 май 2013The LM340-XX are three terminal 1.0A positive voltage regulators with preset output voltages of 5.0V or15V. The LM340 regulators are complete 3-terminal regulators requiring no external components fornormal operation. However by adding a few parts one may improve the transient response provide for avariable output voltage or increase the output current. Included on the chip are all of t

Активная система охлаждения силовых приборов

Поводом для написания данного материала явилась статья прочитанная
на сайте www.ixbt.com . «Термоконтроль
вентиляторов на практике». В основе статьи — проблема снижения шума от вентиляторов
в ПК. Меня же заинтересовало построение системы охлаждения радиаторов различных
устройств. При этом схема должна обладать саморегулирующими свойствами.

Базовая схема терморегулятора

Вначале всех экспериментов была повторена базовая схема
первого варианта терморегулятора. Схема оказалась вполне работоспособна
и вентилятор в ней оказался действительно малошумным и включался при
определенном нагреве датчика температуры. Однако здесь же нашлись и недостатки,
а именно сильный разогрев корпуса управляющего компаратора на LM311 и
слабый воздушный поток от вентилятора. Ни то, ни другое меня не устраивало.
Кроме того при постановке термоконтроллера в УКВ радиостанцию, оно включалось
каждый раз при переводе станции на передачу.

Схема контроллера была несколько изменена путем подключения
к выходу компаратора на LM311 буферного каскада на биполярном транзисторе
КТ817. Входы компаратора были зашунтированы керамическими конденсаторами.
Изменена логика сравниваемых напряжений на входе (из-за подключения буферного
каскада на выходе). Конденсатор С2 удален, так как вызывал длительную
задержку включения — выключения вентилятора. В результате схема стала
быстрее реагировать на изменение температуры радиатора. При включении
вентилятор сразу набирал обороты на максимальную мощность и давал эффективное
охлаждение. Речь о тишине уже не шла!

Измененная схема терморегулятора

Отличие имелось и в отсутствии плавного регулирования скорости
вращения. Работа по принципу включено — выключено. При напряжении +13,8
В терморегулятор так же работал устойчиво.

С полным описанием принципа работы схемы можно ознакомиться
по вышеприведенной схеме. В модернизируемой схеме он не изменился.

В окончательном варианте устройство собрано на односторонней
печатной плате на основе стеклотекстолита, размерами 45,72 х 29,21 мм.
Если использовать планарный монтаж, то можно значительно уменьшить геометрические
размеры. Устройство предназначено для работы в системе охлаждения мощных
регулирующих транзисторов в блоках питания, выходных транзисторов в усилителях
мощности ЗЧ, ВЧ, УВЧ, в том числе введения охлаждающей системы в автомобильные
радиостанции различного класса (если вы умеете работать с паяльником
и не боитесь «влезть» в импортную аппаратуру). Хотя любая аппаратура
такого уровня греется «как хороший утюг». С подобной проблемой я столкнулся
со своей Alinco DR-130.

Список используемых радиодеталей

R1 — 3,3 кОм
R2 — 20 кОм
R3 — 2 кОм
R4 — 2 кОм
R5 — 15 кОм
R6 — 10 кОм (подстр.)
R7 — 33 кОм
R8 — 330 кОм
R9 — 2,2 кОм
R10 — 5,1 кОм

С1 — 0,068 мкф
С2 — 1000 пф
С3 — 0,1 мкф
С4 — 0,068 мкф

VD1 — стабилитрон с Uстаб = 7,5 В
VT1 — КТ814
VT2 — КТ817

DA1 — LM311 (компаратор с буфером)

Примеры модернизации радиостанции Alinco
DR-130
Вид сверху Вид снизу

Тепловой датчик непосредственно монтируется на радиатор
с внутренней стороны. Обязательно применение термопасты. Дополнительные
электроизолирующие прокладки не используются. Плата свободно умещается
в основном отсеке радиостанции

Особое внимание уделяется электрической
изоляции платы от остальных узлов. Сама схема не требует налаживания,
за исключением настройки на определенную температуру включения (регулировка
от 40 до 80 градусов цельсия)

Среднее положение движка подстроечного
резистора соответствует комнатной температуре реакции схемы. Крайний
поворот влево (если смотреть сверху) соответствует реакции схемы на нагрев
до 80 градусов.

PS: После публикации статьи получен определенный отклик.
Так Виталий (andreychenko73 mail.ru) прислал улучшенный
вариант схемы контроллера на данном компараторе.
Изменения коснулись защиты от ВЧ-наводок как датчика температуры, так
и электродвигателя. Изменена схема включения ключевого каскада на транзисторе
КТ816 для удобства монтажа на общем теплоотводе (при большом количестве
вентиляторов).

Файлы:
  1. Схема в формате *.spl (программа
    RusPlan) и . Печатная плата в формате *.pcb
    (программа PCAD 2002)
  2. Документация на LM311

Схема включения

Ниже приведена простая схема одного из способов включения lm393. Она даёт необходимое представление и понимание того, как работает данное устройство. Собрать её можно самостоятельно используя небольшое количество дополнительных электронных компонентов:

  • фоторезистор;
  • резисторы на 33 кОм и 330 Ом;
  • потенциометр от 1 до 20 кОм;
  • светодиод;
  • батарейка типа АА – 3 шт.

Компаратор lm393 в представленной схеме полезен тем, что сверяет уровень поступающих сигналов с эталонным (пороговым) значением для принятия решения о подаче питания на светодиод. Используя дополнительный фоторезистор, можно сделать миниатюрный электронный ночник. В темноте он будет светится, а с появлением света гаснуть.

Потенциометр в схеме используется в качестве калибратора. С его помощью настраивается сопротивление включения (когда ночью) и выключения (при свете) светодиода. После такой настройки компаратор сможет сравнивать опорное питание с напряжением от делителя, которое он получает по линии подключённой между резистором 33 кОм и фоторезистором.

Когда на фоторезистор попадёт свет, его сопротивление падает ниже 30 кОм. Таким образом, большая часть напруги попадает на обычный резистор 33 кОм. В результате на входе микросхемы,  через резистивный делитель, напряжение будет меньше опорного. На выходе выводится высокий уровень и светодиод гаснет.

В темноте фоторезистор будет иметь очень большое сопротивление, поэтому большая часть напруги передастся уже ему. Напряжение получаемое от резистивного делателя будет выше опорного. В результате на выходе микросхемы выводится низкий уровень и светодиод светится.

Схема эквивалента компаратора напряжения с двухполярным источником питания

Компараторы напряжения LM339, LM393 и LM311могут работать с одно- или двухполярным источником питания до 32 вольт максимум.

При работе с двухполярным питанием, режим сравнения напряжения остается таким же, за исключением того, что для большинства схем эмиттер выходного транзистора подключается к отрицательной шине питания, а не к общей цепи. Исключением из этого правила является операционный усилитель LM311, имеющий изолированный эмиттер, который можно подключить как к минусу однополярного источника питания, так или к общему проводу двухполярного.

При работе с двухполярным источником питания, входное напряжение может быть выше или ниже относительно общего провода блока питания. Кроме того, один из входов компаратора может быть подключен к общему проводу, таким образом создается детектор «пересечение нуля».

Входное напряжение смещения компаратора

Компараторы не являются совершенными устройствами, и их работа может иметь недостаток от последствий такого параметра, как входное напряжение смещения. Входное напряжение смещения для многих компараторов может составлять всего несколько милливольт и в большинстве схем может быть проигнорировано.

В основном проблема, связанная с входным напряжением смещения возникает, когда входное напряжение изменяется очень медленно. Конечным результатом входного напряжения смещения является то, что выходной транзистор не полностью открывается или закрывается, когда входное напряжение находится недалеко от опорного напряжения.

Следующая диаграмма иллюстрирует эффект смещения входного напряжения возникающий в результате медленного изменения входного напряжения. Этот эффект возрастает при увеличении выходного тока транзистора. Поэтому, для уменьшения этого эффекта, необходимо обеспечить максимальное сопротивление резистора R4.

Последствия входного напряжения смещения можно уменьшить, добавив в схему гистерезис. Это приведет к тому, что опорное напряжение будет меняться, когда выход компаратора переходит на высокий или низкий уровень.

Входное напряжение смещения и гистерезис

Для большинства схем построенных на компараторах, величина гистерезиса является разностью напряжений входного сигнала, при котором выход компаратора либо полностью включен или полностью выключен. Гистерезис в компараторах, как правило, нежелателен, но он может потребоваться, когда необходимо уменьшить чувствительность к шуму или при медленном изменении входного сигнала.

Внешний гистерезис использует положительную обратную связь (ПОС) с выхода на неинвертирующий вход компаратора. В результате полученный триггер Шмитта обеспечивает дополнительную помехоустойчивость и более чистый выходной сигнал.

Эффект от использования гистерезиса в том, что при постепенном изменении входного напряжения, а опорное напряжение будет быстро изменяться в противоположном направлении. Это обеспечивает чистое переключение выхода компаратора.

Механический аналог гистерезиса может быть обнаружен в разнообразных тумблерах. Как только рукоятка тумблера перемещается мимо центральной точки, пружина в тумблере переводит контакты реле в гарантированное положение (открытое или закрытое).

Гистерезис является неотъемлемой частью большинства компараторов составляющая всего несколько милливольт и он обычно влияет только на схемы, где входное напряжение поднимается или падает очень медленно или имеет скачки напряжения, известные как «шум»…

Datasheets

LM111-N, LM211-N, LM311-Nwww.ti.com SNOSBJ1E – MAY 1999 – REVISED MARCH 2013 LM111-N/LM211-N/LM311-N Voltage ComparatorCheck for Samples: LM111-N, LM211-N, LM311-N FEATURES 1 2 Operates From Single 5V SupplyInput Current: 150 nA Max. Over TemperatureOffset Current: 20 nA Max. Over TemperatureDifferential Input Voltage Range: В±30VPower Consumption: 135 mW at В±15V DESCRIPTIONThe LM111-N, LM211-N and LM311-N are voltagecomparators that have input currents nearly athousand times lower than devices like the LM106 orLM710. They are also designed to operate over awider range of supply voltages: from standard В±15Vop amp supplies down to the single 5V supply usedfor IC logic. Their output is compatible with RTL, DTLand TTL as well as MOS circuits. Further, they candrive lamps or relays, switching voltages up to 50V atcurrents as high as 50 mA. Both the inputs and the outputs of the LM111-N,LM211-N or the LM311-N can be isolated fromsystem ground, and the output can drive loadsreferred to ground, the positive supply or the negativesupply. Offset balancing and strobe capability areprovided and outputs can be wire OR’ed. Althoughslower than the LM106 and LM710 (200 ns response …

Описание работы компаратора

Следующий рисунок показывает простейшую конфигурацию для компаратора напряжения, а так же графическое изображение режима его работы. В этой схеме опорное напряжение составляет половину напряжения питания, а входное напряжение может меняться от нуля до напряжения питания. В теории опорное и входное напряжение могут иметь значение от нуля и до напряжения источника питания, но есть реальные ограничения, зависящие от конкретно используемого компаратора.

Сигнал на выходе:

  1. Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе плюс (+) ниже, чем напряжение на входе минус (-).
  2. Ток не будет протекать через открытый коллектор, когда напряжение на входе плюс выше, чем напряжение на входе минус.

Основные характеристики

Согласно описания на lm393 из datasheet, она способна функционировать как от одного, так и от двухполярного источника питания. Включение и работа компаратора начинается с подачи на его контакты Gnd и VCC постоянного напряжения. Сравниваемые сигналы подают на операционные усилители, каждый из которых имеет три контакта: по два входа (+IN, -IN) и по одному выходу (Output).

Максимальные параметры

Рассмотрим основные максимальные значения параметров lm393:

  • напряжение: интервал питающих (VI) от 0,3 до 36 В (на любой вход); дифференциальное входное (VID) ±36 В; на выходе (VO) до 36 В;
  • выходной ток (IO) до 20 мА;
  • температура при хранении (TSTG) от -65 oC до +150 oC;
  • время задержки до 300 нс.

Здесь приведены максимальные параметры, но это не значит, что они допустимы в штатном режиме эксплуатации. Кратковременные всплески скорее всего не смогут повредить микросхему, однако длительное превышение любого из указанных значений безусловно негативно скажется на работе устройства.

В даташит также не рекомендуется подключать микросхему к питанию превышающему значение более 30 В, так как в этом случает заявленное напряжение смещения (VIO) в 5 мВ уже не гарантируется. Обязательным условием стабильной работы является соблюдение рабочей температуры (ТА) от 0 до +70 oC, потому перегревать её также не стоит. Максимальная рассеиваемая мощность устройства (PD) ограничена тепловым сопротивлением корпуса (θJC), в котором она находится и рассчитывается по классической формуле PD = (TJ (max) — TC) / θJC

Аналоги

Стоит учитывать, что иногда рассматриваемый компаратор меняют на lm2903 или lm293. Они незначительно уступают ему по напряжению и большему току потребления. По остальным характеристикам практически идентичны, поэтому максимальные и электрические характеристики указываются в одном и том же даташит.

Российскими аналогами считаются к1401Са3 и 1040са1. Но в продаже их сейчас уже не найти. Постепенно с российского рынка их вытеснили более современные зарубежные устройства.

Компаратор напряжения — выход с открытым коллектором

Как правило, выход компаратора напряжения представляет собой выход с открытым коллектором.

Выход открытый коллектор имеет отрицательную полярность. Это означает, что на этом выходе не бывает положительного сигнала и нагрузка должна подключаться между этим выходом и источника питания.

В некоторых схемах к выходу компаратора подключают нагрузочный (подтягивающий) резистор для того, чтобы обеспечить сигнал высокого уровня поступающего на вход следующего элемента схемы.

Ниже представлена логика работы компаратора имеющий выход с открытым коллектором:

Ток будет течь через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет ниже, чем напряжение на входе (-). И соответственно ток не будет протекать через открытый коллектор, когда напряжение на входе (+) будет выше, чем напряжение на входе (-).

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий