اگر در طراحی مدارهای الکترونیکی با قطعاتی مانند Comparator و Op-Amp سروکار داشته باشید، احتمالاً این سؤال برایتان پیش آمده که تفاوت این دو چیست و آیا می‌توان آنها را به جای یکدیگر استفاده کرد؟ با وجود شباهت ظاهری، این دو قطعه برای کاربردهای متفاوتی طراحی شده‌اند. در ادامه، تفاوت‌های اصلی Comparator و Op-Amp را از نظر عملکرد، سرعت و کاربرد بررسی می‌کنیم تا انتخاب مناسب‌تری در طراحی مدار داشته باشید.
فرق comprator و opamp چیست ؟
این دو IC هر دو به عنوان مقایسه کننده مورد استفاده قرار می گیرند و می توان با هر دوی آنها pwm درست کرد اما ترانزیستورهای داخل opamp به صورت خطی بایاس شده اند و ترانزیستورهای comprator به صورت قطع و اشباع بایاس شده اند این امر موجب می شود هنگامی که اپ امپ می خواهد به اشباع مثبت یا منفی برود با شیبی نسبتاً زیاد این عمل صورت گیرد در صورتی که در مورد comprator این مشکل بسیار کمتر و شیب بسیار کمی نسبت به اپ امپ مشاهده می شود .
Slow rate اصطلاحی است که در مورد زمان صعود یا نزول یک موج مربعی از آن استفاده می شود این کمیت را با واحد us/V نشان می دهد . مثلاً slow rate در اپ امپ 741 برابر با 10us/V است .
آی سی های comprator اغلب به صورت open collector (کلکتور باز)هستند که برای استفاده از آنها می بایست یک مقاومت که به آن مقاومت pull up می گویند در خروجی آن قرار داده و به VCC وصل کرد .
LM319 ، LM339 ، LM311 و NE522 چند نمونه کمپراتور کلکتور باز هستند .
حال سیگنال PWM را به سوئیچ اعمال می کنیم . یعنی سوئیچ را متناسب با فرکانس PWM قطع و وصل می کنیم .
با این کار می توانیم به ولتاژهای دلخواه با تغییر Vref برسیم
می توان به جای تغییر دادن سطح DC مقایسه کننده موج مثلثی را با یک موج دیگر مثلاً سینوسی مقایسه کرد که در این صورت فرکانس PWM متناسب با دامنه شکل موج سینوسی تغییر می کند که این امر موجب قطع و وصل کلید به صورت تغییرات سینوسی و در نتیجه بعد از فیلتر همان شکل موج سینوسی بازسازی می شود . به سیگنال حاصل از مقایسه مثلثی و سینوسی سیگنال SPWM گفته می شود .
اکنون به بررسی طیف های فرکانسی سیگنال spwm می پردازیم .
همانطور که گفته شد در خروجی فیلتر سیگنال پیام بازسازی می شود . در طیف فرکانسی دیدیم که اولین مولفه یک سطح DC است و مولفه بعدی سیگنال پیام و به ترتیب فرکانس حامل و غیره از آنجا که فیلتر مدار Buck یک فیلترپایین گذر است فقط سیگنال پیام به همراه مولفه DC از فیلتر عبور کرده و در خروجی سیگنال اصلی ما سوار بر یک سطح DC است .
این سیگنال در تقویت کننده های صوتی کارآیی ندارد چون بلندگوها را به اشباع می برند .
یک روش برای حذف سیگنال DC سری کردن یک خازن در خروجی مدار است ولی این روش دو عیب دارد :
1- ترکیب خازن با بار خروجی تشکیل یک فیلتر بالا گذر می دهد که ممکن است قسمتی از سیگنال صوت را هم فیلتر کند و صوت ما دارای اعوجاج شود .
2- در مدارهای توان بالا به علت وجود مقاومت داخلی در خازن نمی توان از این روش استفاده کرد .
روش دیگری برای حذف DC خروجی جمع کردن 2/E- با خروجی است.
منبع دوم یک منبع خارجی است . بهترین راه برای تولید آن ، استفاده از یک مدار Buck دیگر است .
می توان این مدار را تعمیم داد و در خروجی به جای 2/VS ، VS تولید کرد . یعنی ولتاژ خروجی را دو برابر کنیم
البته این روش یک حسن بسیار خوب دیگر هم دارد که آن حذف هارمونیهاست .
تا اینجا مدار Buck با اصلاحاتی به صورت زیر درآمد :
که می توانیم آن را به صورت زیر که متداول تر است نیز بکشیم .
به این ترکیب پل ترانزیستوری (سوئیچ) یا پل H نیز گفته می شود .
در اصطلاح به این تقویت کننده ها ، تقویت کننده های کلاس D گفته می شود Digital
البته در بعضی جاها کلاس S نیز خوانده می شود Switch
قلب تپنده تقویت کننده های یا منابع تغذیه سوئیچینگ بلوک pwm آنها می باشد .
