Comparatori
UN comparatorè un circuito elettronico, che confronta i due ingressi ad esso applicati e produce un'uscita. Il valore di uscita del comparatore indica quale degli ingressi è maggiore o minore. Si noti che il comparatore rientra nelle applicazioni non lineari dei circuiti integrati.
Un amplificatore operazionale è composto da due terminali di ingresso e quindi un comparatore basato su amplificatore operazionale confronta i due ingressi ad esso applicati e produce il risultato del confronto come uscita. Questo capitolo discute diop-amp based comparators.
Tipi di comparatori
I comparatori sono di due tipi: Inverting e Non-inverting. Questa sezione discute in dettaglio su questi due tipi.
Comparatore invertente
Un inverting comparatorè un comparatore basato su amplificatore operazionale per il quale viene applicata una tensione di riferimento al suo terminale non invertente e la tensione di ingresso viene applicata al suo terminale invertente. Questo comparatore è chiamato comeinverting comparatore perché la tensione di ingresso, che deve essere confrontata, viene applicata al terminale invertente dell'amplificatore operazionale.
Il circuit diagram di un comparatore invertente è mostrato nella figura seguente.
Il operationdi un comparatore invertente è molto semplice. Produce uno dei due valori, $ + V_ {sat} $ e $ -V_ {sat} $ all'uscita in base ai valori della sua tensione di ingresso $ V_ {i} $ e alla tensione di riferimento $ V_ {ref} $ .
Il valore di uscita di un comparatore invertente sarà $ -V_ {sat} $, per cui l'ingresso $ V_ {i} $ tensione è maggiore della tensione di riferimento $ V_ {ref} $.
Il valore di uscita di un comparatore invertente sarà $ + V_ {sat} $, per il quale l'ingresso $ V_ {i} $ è inferiore alla tensione di riferimento $ V_ {ref} $.
Esempio
Disegniamo il file output wave form di un comparatore invertente, quando un segnale di ingresso sinusoidale e una tensione di riferimento di zero volt sono applicati rispettivamente ai suoi terminali invertenti e non invertenti.
Il operation del comparatore invertente mostrato sopra è discusso di seguito -
Durante positive half cycledel segnale di ingresso sinusoidale, la tensione presente al terminale invertente dell'amplificatore operazionale è maggiore di zero volt. Quindi, il valore di uscita del comparatore invertente sarà uguale a $ -V_ {sat} $ durante il semiciclo positivo del segnale di ingresso sinusoidale.
Allo stesso modo, durante il negative half cycledel segnale di ingresso sinusoidale, la tensione presente al terminale invertente dell'amplificatore operazionale è inferiore a zero volt. Quindi, il valore di uscita del comparatore invertente sarà uguale a $ + V_ {sat} $ durante il semiciclo negativo del segnale di ingresso sinusoidale.
La figura seguente mostra il file input and output waveforms di un comparatore invertente, quando la tensione di riferimento è zero volt.
Nella figura mostrata sopra, possiamo osservare che le transizioni di output da $ -V_ {sat} $ a $ + V_ {sat} $ o da $ + V_ {sat} $ a $ -V_ {sat} $ ogni volta che il sinusoidale il segnale di ingresso sta attraversando lo zero volt. In altre parole, l'uscita cambia il suo valore quando l'ingresso attraversa lo zero volt. Quindi, il circuito sopra è anche chiamato comeinverting zero crossing detector.
Comparatore non invertente
Un comparatore non invertente è un comparatore basato su amplificatore operazionale per il quale viene applicata una tensione di riferimento al suo terminale invertente e la tensione di ingresso viene applicata al suo terminale non invertente. Questo comparatore basato su amplificatore operazionale è chiamato comenon-inverting comparatore perché la tensione di ingresso, che deve essere confrontata, viene applicata al terminale non invertente dell'amplificatore operazionale.
Il circuit diagram di un comparatore non invertente è mostrato nella figura seguente
Il operationdi un comparatore non invertente è molto semplice. Produce uno dei due valori, $ + V_ {sat} $ e $ -V_ {sat} $ in uscita sulla base dei valori della tensione di ingresso $ V_ {t} $ e della tensione di riferimento $ + V_ {ref} $ .
Il valore di uscita di un comparatore non invertente sarà $ + V_ {sat} $, per il quale la tensione di ingresso $ V_ {i} $ è maggiore della tensione di riferimento $ + V_ {ref} $.
Il valore di uscita di un comparatore non invertente sarà $ -V_ {sat} $, per il quale la tensione di ingresso $ V_ {i} $ è inferiore alla tensione di riferimento $ + V_ {ref} $.
Esempio
Disegniamo il file output wave form di un comparatore non invertente, quando un segnale di ingresso sinusoidale e una tensione di riferimento di zero volt vengono applicati rispettivamente ai terminali non invertenti e invertenti dell'amplificatore operazionale.
Il operation di un comparatore non invertente è spiegato di seguito -
Durante positive half cycledel segnale di ingresso sinusoidale, la tensione presente al terminale non invertente dell'amplificatore operazionale è maggiore di zero volt. Quindi, il valore di uscita di un comparatore non invertente sarà uguale a $ + V_ {sat} $ durante il semiciclo positivo del segnale di ingresso sinusoidale.
Allo stesso modo, durante il negative half cycledel segnale di ingresso sinusoidale, la tensione presente al terminale non invertente dell'amplificatore operazionale è inferiore a zero volt. Quindi, il valore di uscita del comparatore non invertente sarà uguale a $ -V_ {sat} $ durante il semiciclo negativo del segnale di ingresso sinusoidale.
La figura seguente mostra il file input and output waveforms di un comparatore non invertente, quando la tensione di riferimento è zero volt.
Dalla figura mostrata sopra, possiamo osservare che le transizioni di output da $ + V_ {sat} $ a $ -V_ {sat} $ o da $ -V_ {sat} $ a $ + V_ {sat} $ ogni volta che il sinusoidale il segnale di ingresso supera gli zero volt. Ciò significa che l'uscita cambia il suo valore quando l'ingresso supera lo zero volt. Quindi, il circuito sopra è anche chiamato comenon-inverting zero crossing detector.