Definicja: Detektor op-amp, który ma zdolność do wykrywania zmiany z poziomu dodatniego na ujemny lub ujemnego na dodatni przebiegu sinusoidalnego jest znany jako detektor przejścia przez zero. Dokładniej, możemy powiedzieć, że wykrywa on przejście przez zero zastosowanego sygnału ac.
Jest to w zasadzie komparator napięcia, którego wyjście zmienia się, gdy sygnał wejściowy przecina zero poziomu napięcia odniesienia. Dlatego jest tak nazwany.
Jest on również znany jako generator fali kwadratowej, ponieważ zastosowany sygnał wejściowy jest przekształcany w falę kwadratową przez detektor przejścia przez zero.
Schemat obwodu detektora przejścia przez zero
Niżej przedstawiony rysunek przedstawia obwód detektora przejścia przez zero przy użyciu odwracającego op-ampa:
W tym przypadku sygnał wejściowy Vi jest doprowadzany do odwracającego zacisku op-ampa, podczas gdy zacisk nieodwracający jest uziemiony przy użyciu dwóch rezystorów R1 i R2.
Jak widzimy, analogowy sygnał wejściowy jest dostarczany na zacisk odwracający op-ampa. Tak więc, przebieg sygnału na wyjściu będzie miał odwrotną polaryzację. To omówimy pod pracy detektora.
Praca Zero Crossing Detector
Jak już omówiliśmy, że wykrywa punkt, w którym sygnał wejściowy przecina zero poziomu napięcia odniesienia. Dla każdego przekroczenia, poziom nasycenia sygnału wyjściowego zmienia się od jednego do drugiego.
Rozważmy obwód podany powyżej, aby zrozumieć jego działanie.
Jak już wspomnieliśmy, poziom odniesienia jest ustawiony na 0 i przyłożony do nieodwracającego zacisku op-ampa. Sinusoida przyłożona do zacisku odwracającego opampa jest porównywana z poziomem odniesienia za każdym razem, gdy faza fali zmienia się z dodatniej na ujemną lub z ujemnej na dodatnią.
Po pierwsze, gdy dodatnia połowa sygnału sinusoidalnego pojawia się na wejściu. Wtedy komparator op-ampa porównuje poziom napięcia odniesienia z poziomem szczytu przyłożonego sygnału
I wiemy, że poziom odniesienia wynosi 0, a więc
Więc, będziemy mieli
Po drugie, w przypadku ujemnej połówki sygnału sinusoidalnego, komparator op-ampa ponownie porównuje poziom napięcia odniesienia ze szczytem przyłożonego sygnału.
Jako że tym razem układ ma do czynienia z ujemną połową sygnału, zatem szczyt będzie miał polaryzację ujemną.
Ponownie
Tak więc,
Więc otrzymujemy
W ten sposób detektor przejścia przez zero wykrywa zmianę poziomu przyłożonego sygnału.
Przebieg wejściowy i wyjściowy
Na początku wspominamy, że detektor przejścia przez zero jest również znany jako generator fali kwadratowej. Ponieważ wyjście komparatora okienkowego jest niczym innym jak falą kwadratową.
Przyjrzyjmy się teraz wejściowemu i wyjściowemu przebiegowi detektora przejścia przez zero:
Jak ostatnio dyskutowaliśmy, że V0 dla dodatniej połowy przyłożonego sygnału wynosi – Vsat,
To jest powód, dla którego uzyskaliśmy ujemną połowę fali kwadratowej na wyjściu, gdy przyłożona jest dodatnia połowa sygnału sinusoidalnego. Podczas gdy V0 dla ujemnej połowy sygnału sinusoidalnego wynosi + Vsat,
Tak więc dodatnia połowa fali kwadratowej jest uzyskiwana na wyjściu dla ujemnej połowy sygnału sinusoidalnego. Jest to wyraźnie pokazane w reprezentacji waveform.
Więc, na obserwacji fali wyjściowej możemy powiedzieć, że wyjście odzwierciedla obecność sygnału wejściowego powyżej lub poniżej poziomu odniesienia tj. 0 volts.
Aplikacje Zero Crossing Detector
Zero Crossing Detektory szeroko znaleźć zastosowania w obwodach elektronicznych głównie do celów przełączania i w fazie zablokowanej pętli. Ponadto, są one wykorzystywane w licznikach częstotliwości i w miernikach fazy.
Mogą być również wykorzystywane jako mierniki fazy, ponieważ mogą być używane do pomiaru kąta fazowego między dwoma napięciami przyłożonymi do jego zacisków.
.