Kann ein Komparator (LM393) als Verstärker verwendet werden?

Ich habe Module für Mikrofone gesehen (wie das folgende), die den LM393 verwenden und behaupten, eine Verstärkung zu haben.

Ich habe diesen Teil nachgeschlagen und es ist ein Komparator. Ich habe gelesen, dass Operationsverstärker als Komparatoren verwendet werden können, aber ich verstehe nicht, ob der andere Weg auch möglich ist. Mein Verständnis ist, dass der Komparator nur V + oder Gnd ausgibt.

Kann ein Komparator oder dieser LM393 speziell als Verstärker für Mikrofonsignale verwendet werden? Welche Parameter in der Spezifikation machen einen solchen Komparator für die Verwendung als Verstärker geeignet?

Update :
Ich habe die Verbindungen auf dem Modul verfolgt und einen Schaltplan erstellt. Es basiert auf meinen besten Bemühungen und ist möglicherweise nicht genau. Scheint, dass der LM393 in diesem Fall nicht zum Verstärken des Analogausgangs verwendet wird, sondern nur zum Digitalisieren. Ich denke, die allgemeine Frage bleibt jedoch bestehen.

Schauen Sie sich die Grundschemata der in den Datenblättern für den LM324 (normaler Operationsverstärker) bzw. LM393 (Komparator) gezeigten Einbauten an: -

Die Eingangsstufen sind beide ziemlich ähnlich, aber der erste große Unterschied ist der interne Kompensationskondensator im Operationsverstärker LM324 (mit einem roten Kästchen dargestellt). Diese Kompensation stellt sicher, dass der LM324-Operationsverstärker bei normalen Arten negativer Rückkopplung (einschließlich des typischen Worst-Case-Szenarios, bei dem der Ausgang direkt mit dem invertierenden Eingang verbunden wird) nicht instabil wird und schwingt.

Q10 und Q11 im LM324 sind nur Emitterfolger, daher gibt es keinen "zusätzlichen Gewinn" (auch bekannt als potenzielle zusätzliche Stabilitätsprobleme), der von diesen Transistoren ausgeht, und Q12 (LM324) wird sich ziemlich ähnlich wie Q7 im LM393 verhalten, dh viel produzieren der Spannungsverstärkung.

Es ist klar, dass die Ausgangsstufen beim LM324, der Push-Pull-Emitterfolger verwendet (keine Verstärkung), sehr unterschiedlich sind, während der LM393 eine andere gemeinsame Emitterstufe mit hoher Verstärkung aufweist, die durch Q8 gebildet wird.

Kurz gesagt, der LM324 verfügt über eine Frequenzkompensation, um eine Vielzahl von Rückkopplungskonfigurationen zu ermöglichen, während der LM393 diese Kompensation nicht bietet und, um die Stabilität zu verschlechtern, eine weitere Stufe der Spannungsverstärkung aufweist.

Wenn Sie die Schaltpläne des Datenblatts als anständige Richtlinie für die Interna beider Chips verwenden, müssen Sie zu dem Schluss kommen, dass das Anwenden "normaler" Mengen negativer Rückkopplung (um einen normalen Verstärker vom Typ Operationsverstärker herzustellen) zu Oszillationen oder erheblicher Instabilität führt Probleme insbesondere bei niedrigen Closed-Loop-Gewinnen.

Wenn Sie sich die Details der Datenblätter genauer ansehen, hat der LM393 eine minimale Spannungsverstärkung von 50 V pro eingegebenem Millivolt, während der LM324 nur 15 V pro eingegebenem Millivolt beträgt. Dies untermauert den Verdacht einer höheren Verstärkung (für den LM393), der durch die Schaltpläne in den Datenblättern impliziert wird.

Trotzdem gibt es immer Methoden, einen Komparator in einen Verstärker zu verwandeln, aber es gibt nicht genügend Hinweise im LM393-Datenblatt, die auf eine feste Methode hinweisen.

Die bei eBay beworbenen LM393-Module sind keine Mikrofonverstärker als solche.

Sie werden als Schallerkennungsmodule beworben, die einen (mehr oder weniger) digitalen Ausgang liefern.

Dieses Modul hat einen LM393 und wird als Schalldetektor beworben. Es hat einen aktiv niedrigen Ausgang, der den Fähigkeiten des LM393 entspricht - der LM393 kann nur herunterziehen.

Als Mikrofonverstärker nützt es Ihnen nichts. Das ist nicht seine Aufgabe, und (auf wundersame Weise) wird dafür geworben, dass es das tut, wofür es eigentlich gut ist.

Da der LM393 ein Doppelkomparator ist, verwenden die LM393-Module mit einem analogen Ausgang möglicherweise den zweiten Komparator als (schlechten) Verstärker für das Mikrofon.

Mit dem hinzugefügten Schaltplan können Sie sehen, dass der 393 in diesen Modulen überhaupt nicht als Verstärker verwendet wird.

AO ist direkt vom Mikrofon, wie ich vermutet habe.

Die beiden Komparatoren liefern einfache Ein / Aus-Signale als Reaktion auf die Lautstärke des vom Mikrofon aufgenommenen Tons.

Als Sie die Frage zuerst gestellt haben, habe ich mich sehr gefragt, warum ein Komparator als Verstärker verwendet wird (auch wenn dies möglich ist), da es OpAmps gibt, die so billig sind wie der LM393, aber sicherlich besser funktionieren würden. Es macht also keinen Sinn.

Eine Idee war, dass der Komparator in a verwendet wird $\Delta\Sigma$ Konverter zur Umwandlung des Signals in eine einfache digitale Form, die robust gegen Interferenzen ist.

Deshalb habe ich nach dem Schaltplan gefragt.
Nachdem Sie den Schaltplan bereitgestellt haben, sehen wir, dass er nicht zur Verstärkung als analoges Signal verwendet wird, sondern nur in ein einfaches digitales Signal umgewandelt wird. Dies kann für einige Anwendungen nützlich sein, bei denen es ausreicht, das Vorhandensein einer dominanten Schallfrequenz zu erfassen, oder als Sensor, um nur das Vorhandensein von Geräuschen zu erfassen. aber ich würde diese Verstärkung eines Tonsignals nicht nennen.

Es bleibt also die Frage: Wo ist die Verstärkung, die angeblich auf der Platine ist?

Offensichtlich meinen sie den JFET (oder sogar einen vollständigen IC), den die meisten Elektretmikrofonkapseln integriert haben:

Bild aus diesem Dokument .

Ein Komparator ist nicht kompensiert, so dass er im Allgemeinen nicht stabilisiert werden kann, um je nach interner Konstruktion leicht, wenn überhaupt, als Verstärker mit Einheitsverstärkung zu wirken.

Im speziellen Fall des LM393 ist es jedoch möglich, ihn als wirklich miesen Operationsverstärker zu verwenden, indem dem Ausgang ein BFC hinzugefügt wird. (Ich glaube das$\mu$fehlt im Datenblatt und die Kondensatorwerte sollten 0,5 uF betragen - es ist nicht so, dass B ig und F an einem C- Kondensator sind. ).

Dies ist nur möglich, weil die Schaltung innerhalb der LM393-Familie so einfach ist, dass der interne Knoten, der normalerweise in einem Operationsverstärker verwendet wird, effektiv zugänglich ist.

Ein Komparator IS ein Verstärker so allgemein kann es ja als Verstärker verwendet werden. Ich sage nicht, dass es praktisch oder einfach sein wird!

Ein LM393 IST ein Verstärker , aber es ist so konzipiert , als Komparator verwendet werden sollte , und es wird daher entwickelt , um eine sehr hohe Verstärkung hat , und einen Ausgang mit offenem Kollektor. Sie können den Open-Collector-Ausgang mit einem Widerstand laden, um eine Rückkopplung zu liefern und anzuwenden (um die Verstärkung zu verringern), sodass er zu einem linearen Verstärker wird. Betrachtet man den internen Schaltkreis des LM393, sollte dies möglich sein.

Eine Herausforderung könnte jedoch darin bestehen, es stabil zu halten und es so ausführen zu lassen, wie Sie es möchten (für einen Verstärker mit linearer Rückkopplung).

Ein Komparator hat eine Ausgangsstufe mit offenem Kollektor und begrenztem Strom.

Sie können ein Pullup R wie 1K und negative Rückkopplungsverhältnisse mit viel höheren Werten verwenden, um den Verstärker eines armen Mannes ähnlich wie Operationsverstärker vorzuspannen.

Nachdem ich ein bisschen mit einem dieser Schallsensoren gespielt habe, habe ich ein paar Beobachtungen.

• Der LM393 wird verwendet, weil er spottbillig ist - wahrscheinlich <10 Cent in qt.

• Der LM393 kann möglicherweise mit einer negativen Rückkopplung als Verstärker verwendet werden, dies wurde jedoch nicht versucht. Wahrscheinlich, weil das Board ein Allzweck-Board sein soll - ebenfalls zu einem Preis von 2,00 USD

• Das Mikrofon hat keine Verstärkung - mit Ausnahme des eingebauten Fet auf dem Elektret - wie oben angegeben. Erwarten Sie Ausgänge unter 100 mV - aber immer noch verwendbar, wenn Sie das Elektret unterschiedlich lesen und nicht nur versuchen, den Ausgang zu begrenzen, wie eine Reihe von Online-Tutorials zeigen. Sie müssen schreien oder mit den Fingern neben dem Ding schnippen, damit es irgendetwas tut. Trotzdem können Sie genauso gut ein Elektret kaufen und es mit einer Handvoll Widerständen vorspannen.

• Der digitale Ausgang ist kaum stabil und neigt zur Schwingung. Ich hatte weniger Rauschen, als ich VCC einen Pullup-Widerstand von 10K hinzufügte (dies ist aus Beobachtungen mit einem Zielfernrohr).

• Schließlich ist das Ganze sehr empfindlich und es ist absolut notwendig, den Poti mit 25 Umdrehungen so einzustellen, dass das grüne Licht blinkt (im Grunde genommen wird das Mikrofonelement durch Gleichstrom vorgespannt).

• Kostengünstiger chinesischer Müll - die Verwendung eines Operationsverstärkers und einiger Kappen würde zu einem überlegenen Sensor führen - aber hey - Sie bekommen, wofür Sie bezahlen. Ich vermute, selbst eine Wechselstromkopplung des Eingangs mit dem Komparator hätte die Dinge unendlich verbessert. Zum Preis von ca. 1-2 Cent und drei Teilen.