Stellen Sie eine Referenzspannung ein: Verwenden Sie eine Zenerdiode oder einen Puffer

Ich habe diese Schaltung selbst für alles verwendet, von der Erkennung von Feuchtigkeit in der Nähe von Toiletten (dort mit Widerständen im Bereich von ca$2.2-4.5\:\textrm{M}\Omega$) zu so ziemlich allem, was ich brauche.

Es gibt drei Parameter, die bei einem BJT sinnvoll variieren:$\beta$,$I_{SAT}$(was betrifft$V_{BE}$) und Temperatur (was sich auf beide auswirkt). Ich habe die Schaltung mit zufälligen Teilen aus einer Box mit gutem Erfolg getestet, solange die Anforderungen nicht zu genau sind. Deine sind es nicht. Hier sollte es also keine großen Probleme geben.

Ich habe Dinge arrangiert, über die ich sorgen kann$5\:\textrm{V}$der Hysteresebandbreite und ich habe es in der Mitte Ihrer Versorgungsschiene zentriert. (Ich vermute ca$12\:\textrm{V}$für die Versorgungsschiene, aber auch hier muss es kein Präzisionswert sein.)

Hier ist die Schaltung:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Simulieren Sie das Ding, bevor Sie es bauen, und sehen Sie, was Sie bekommen. Sehen Sie, ob ich erraten habe, was Sie erreichen wollten. Spiel mit$R_6$, nach oben oder unten zum nächsten Wert in der Nähe, um zu sehen, wie sich das Band bewegt.

Es funktioniert gut über einen ausreichend weiten Versorgungsspannungsbereich. Angesichts der Werte, die ich zuvor verwendet habe$R_3$Und$R_4$, würde der Ausgang nicht vollständig auf die Versorgungsschiene ziehen. Um es dicht zu machen, habe ich ihre Werte für Sie reduziert.

Hier ist ein Spice-Lauf mit mehreren Quellenspannungen ($12\:\textrm{V}$,$13\:\textrm{V}$, Und$14\:\textrm{V}$) und eine Reichweite von Faktor drei zu machen$\beta$und einen Faktor von drei auf den Sättigungsstrom (der wirkt$V_{BE}$.) Die beiden BJTs werden auch nicht als gleich angesehen. Sie werden unabhängig variiert. Sie können sehen, wie die Hysterese beeinflusst wird und wie die Ausgangsspannung aussieht:

Das Hinzufügen von Temperaturschwankungen führte dazu, dass sich LTspice über zu viele Variationsdimensionen beschwerte, also habe ich das nicht hinzugefügt. Aber ich habe einige Läufe durchgeführt, um sicherzustellen, dass das im obigen Bild gezeigte Verhalten ähnlich bleibt, und das tut es auch.

Es ist billig, funktioniert einigermaßen gut und qualifiziert sich für Ihren$\pm 1\:\textrm{V}$spec, selbst unter Berücksichtigung erheblicher Abweichungen. Aber es gibt Ihnen nicht das vorhersehbare Verhalten eines Operationsverstärkers.

Wenn Sie bereit sind, etwas mehr Arbeit zu leisten, und die "Offset-Spannung" bekannt und fest ist, besteht keine Notwendigkeit für den Puffer. Berechnen Sie stattdessen das Thevenin-Äquivalent, um sowohl Spannung als auch Impedanz zu erhalten, und subtrahieren Sie dann die Thevenin-Impedanz von R4.

All dies setzt natürlich voraus, dass die 12-Volt-Versorgungsstabilität für die von Ihnen benötigte Schwellengenauigkeit ausreichend ist.

In Betracht ziehen

Vbat=12 V kann sich von 11,5 V im toten Zustand auf 14,2 V beim Laden ändern

Nehmen wir an, der Ausgang geht hoch "1", wenn Vbat > 12 V ist, und geht bei 11,5 V mit 2% Toleranz auf niedrig "0", und Sie haben eine 2,5-V-Bandlückenreferenz. oder 9V LDO

Wenn sich die Ausgangspegel mit der Vbat-Versorgung verschieben, ist dies nicht sehr genau, nicht weil es sich nur um einen Logikpegel handelt, sondern weil es sich um einen analogen Pos handelt. Feedback, das die Schwellenwerte steuert. Daher wäre es besser, wenn ein LDO den "analogen Komparator" für stabile Rückmeldungen und Referenzen liefert.