CHATGPT说这个运算放大器是比较器,我说这是运放典型的同相比例放大器,一个光控电路分析

news2024/11/24 3:14:01

纠正

光控电路

图1 光控电路

该电路来自一个问题,链接见文末。
因GPT的分析有误,特此纠正。
引用图片和答案用于分析,如侵权请联系本人。

电路分析:

该电路为光控灯电路,灯光为LED发光二极管 D。
光敏电阻RG的阻值和光线强度关系,光线暗,电阻大,光线亮则电阻小;光敏电阻的暗电阻在1000K左右,亮电阻在几K到几十K.
UO1的电压为和光线强度敏感的电压,R1为固定电阻,因此:
光线暗,RG的阻值大,电阻分压的串联电路中,电阻大的,分的电压大,因此UO1大,接近5V
光线强,RG的阻值小,分到的电压小,则UO1小,接近0V,R1为调整UO1的电阻,调节使UO1在光线亮时,UO1电压在1-3V之间为宜,一般取值10K-100K。

LM358为双运放,不是轨到轨运放,且是双电源运放用于单电源电路中,其输出电压最高约3.8V,就是输出电源电压达不到5V,输出能接近5V的是轨到轨运放。

UA应为U1A,是LM358的2个运放中的1个,其2脚IN-与1脚OUT相连,构成典型的运放跟随器电路,跟随器的作用是阻抗变换,UO2近似等于UO1

U1B为典型的同相放大电路,R4和R为放大器的放大倍速-1,用于调整UO3输出电压,也是UO2的放大比例或放大倍数。UO3为UO2*(1+R4/R),比较器的输出是突变的阶跃的,而运放输出电压的变化是连续的,不会因UO2的变化而突变。UO3的点灯电压和采用LED的颜色有关,采用红色发光二极管时,UO3需要在1.8V以上才能点亮发光二极管;采用白色发光二极管时,UO3需要在3.2V以上。

R6的作用是调节LED发光二极管的工作电流,电阻取值范围在几百欧姆到几K欧姆,对应的电流范围是几百微安到几毫安。

R2是平衡电阻,使U1B的IN+和IN-的电流尽量相等,取值为R4*R/(R4+R),取接近的电阻即可。

分析:
光线暗时,UO1电压高,UO2同UO1,当UO3大于点灯电压时,(和UO1,R4与R有关),则发光二极管D点亮

光线亮时,UO1为低电压,UO2也为低电压,UO3输出电压降低,低于点灯电压时,则发光二极管D熄灭。

通过调节R1,或者R4与R的阻值,可以调节光线暗到什么程度时,发光二极管点亮。

灯亮

以下为NI Multisim 14.3仿真结果
运放的IN+与IN-虚短,因此IN+/IN-相同的情况下,无法比较,图2图3电路为运放的典型同相放大电路。
LED发光二极管点亮

图2:IN+ = IN- 为1V,放大倍数为3,运放输出电压3V,LED发光二极管点亮

灯灭

LED发光二极管熄灭

图3:IN+ = IN- 为0.5V,放大倍数为3,运放输出电压1.5V,LED发光二极管熄灭

CHATGPT关于运放的分析是错误的,在此纠正

GPT答案

该回答引用ChatGPT4o, 如有帮助,还请采纳。
这个电路是一个基于光敏电阻的光控灯电路。让我们逐步分析这个电路的工作原理。

电路组成
光敏电阻(RG)和电阻(R1):形成一个分压器,用来检测光强度的变化。
运算放大器(UA, U1B):两个运算放大器(UA和U1B)用于信号放大和比较。这里使用的是LM358双运算放大器。
电阻(R2, R4, R6):用于调整运算放大器的增益和输出电流限制。
LED灯(D):受控于运算放大器的输出,用于指示光控灯的开关状态。
工作原理
光敏电阻和电阻分压器:

光敏电阻(RG)的阻值随着光照强度的变化而变化。当光照强时,RG的阻值变小;当光照弱时,RG的阻值变大。
电阻(R1)和光敏电阻(RG)构成了一个分压电路,产生一个与光强度成反比的电压(U01)。
运算放大器UA:

运算放大器UA的正输入端连接到分压器的输出(U01)。
运算放大器UA配置成一个电压跟随器或缓冲器,其输出电压(U02)基本上与输入电压(U01)相同。
这样做的目的是稳定电压信号并提供一定的驱动能力。
运算放大器U1B:

运算放大器U1B配置为一个比较器。【此说法是错误的】
U1B的正输入端连接到UA的输出(U02),即光敏电阻的电压信号。
U1B的负输入端连接到一个设定的参考电压,通过电阻分压器(R和R4)设置。
当光强度变化导致U02的电压超过参考电压时,U1B的输出变高;当U02的电压低于参考电压时,U1B的输出变低。
LED灯(D):

运算放大器U1B的输出连接到一个限流电阻(R6)再连接到LED灯(D)。
当U1B输出高电平时,LED灯点亮;当U1B输出低电平时,LED灯熄灭。
总结
当环境光照强度变化时,光敏电阻的阻值发生变化,导致分压器输出电压(U01)变化。
这个变化的电压信号经过运算放大器UA缓冲后输入到运算放大器U1B的正输入端。
运算放大器U1B比较输入电压与设定的参考电压,控制其输出电平。
最终,运算放大器U1B的输出电平决定了LED灯的点亮与熄灭状态。
这个电路的核心在于利用光敏电阻对光强度的感应,通过运算放大器的放大和比较功能,实现对LED灯的光控开关功能。

问题链接:
电路原理(关键词-工作原理)

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