En este post hablaremos del op-amp como comparador.Ya hemos hablado de otras aplicaciones del op-amp en los circuitos generadores de ondas rectangulares como los multivibradores astables (o de funcionamiento libre), los multivibradores monoestables (o de un solo disparo) y los multivibradores biestables (o flip-flops).
Para conocer mejor los amplificadores operacionales haz clic aquí:- Amplificadores operacionales (Op-amp)
Comparador de amplificadores operacionales
Un comparador encuentra su importancia en los circuitos en los que se deben comparar dos señales de tensión y distinguir cuál es más fuerte. Un comparador es también un circuito importante en el diseño de generadores de formas de onda no sinusoidales como osciladores de relajación.
En un op-amp con una configuración de bucle abierto con una señal diferencial o de entrada única tiene un valor mayor que 0, la alta ganancia que va al infinito conduce la salida del op-amp a la saturación. Por lo tanto, un op-amp que funciona en configuración de bucle abierto tendrá una salida que va a nivel de saturación positiva o de saturación negativa o cambia entre los niveles de saturación positiva y negativa y, por lo tanto, recorta la salida por encima de estos niveles. Este principio se utiliza en un circuito comparador con dos entradas y una salida. Las 2 entradas, de las cuales una es una tensión de referencia (Vref), se comparan entre sí.
Funcionamiento del circuito comparador de amplificador óptico 741 IC
Circuito comparador de amplificador óptico 741 IC no inversor
En la figura siguiente se muestra un circuito comparador de amplificador óptico 741 IC no inversor. Se llama un circuito comparador no inversor ya que la señal de entrada sinusoidal Vin se aplica al terminal no inversor. La tensión de referencia fija Vref se da al terminal inversor (-) del op-amp.
Cuando el valor de la tensión de entrada Vin es mayor que la tensión de referencia Vref la tensión de salida Vo pasa a saturación positiva. Esto se debe a que la tensión en la entrada no inversora es mayor que la tensión en la entrada inversora.
Cuando el valor de la tensión de entrada Vin es menor que la tensión de referencia Vref, la tensión de salida Vo pasa a saturación negativa. Esto se debe a que la tensión en la entrada no inversora es menor que la tensión en la entrada inversora. Por lo tanto, la tensión de salida Vo cambia del punto de saturación positivo al punto de saturación negativo cada vez que cambia la diferencia entre Vin y Vref. Esto se muestra en la siguiente forma de onda. El comparador puede ser llamado un detector de nivel de tensión, ya que para un valor fijo de Vref, se puede detectar el nivel de tensión de Vin.
El diagrama del circuito muestra los diodos D1y D2. Estos dos diodos se utilizan para proteger el op-amp de daños debido al aumento de la tensión de entrada. Estos diodos se denominan diodos de pinza ya que sujetan las tensiones diferenciales de entrada a 0,7V o -0,7V. La mayoría de los amplificadores operacionales no necesitan diodos de abrazadera, ya que la mayoría de ellos tienen protección incorporada. La resistencia R1 se conecta en serie con la tensión de entrada Vin y R se conecta entre la entrada inversora y la tensión de referencia Vref. R1 limita la corriente a través de los diodos de pinza y R reduce el problema del offset.
Un circuito comparador inversor de 741 IC op-amp se muestra en la siguiente figura. Se llama un circuito comparador inversor ya que la señal de entrada sinusoidal Vin se aplica al terminal inversor. La tensión de referencia fija Vref se aplica al terminal no inversor (+) del op-amp. Se utiliza un potenciómetro como circuito divisor de tensión para obtener la tensión de referencia en el terminal de entrada no inversor. Ambos extremos del potenciómetro se conectan a la tensión de alimentación +VCC y -VEE. El rascador se conecta al terminal de entrada no inversor. Cuando se gira el rascador hacia un valor cercano a +VCC, Vref se vuelve más positivo, y cuando se gira el rascador hacia -VEE, el valor de Vref se vuelve más negativo. Las formas de onda se muestran a continuación.
Op-amp 741 IC Inverting Comparator Circuit 
741 IC Op-Amp Inverting Comparator Waveform Comparator Characteristics
1. Operation Speed – According to change of conditions in the input, a comparator circuit switches at a good speed beween the saturation levels and the response is instantaneous.
2. Accuracy – Accuracy of the comparator circuit causes the following characteristics:-
(a) High Voltage Gain – The comparator circuit is said to have a high voltage gain characteristic that results in the requirement of smaller hysteresis voltage. Como resultado, la tensión de salida del comparador cambia entre los niveles de saturación superior e inferior.
(b) Alta Relación de Rechazo en Modo Común (CMRR) – Los parámetros de tensión de entrada en modo común como el ruido se rejuntan con la ayuda de una alta CMRR.
(c) Corriente de Offset de Entrada y Tensión de Offset de Entrada muy pequeñas – Una cantidad insignificante de Corriente de Offset de Entrada y Tensión de Offset de Entrada causa una cantidad menor de problemas de offset. Para reducir más problemas de offset, se pueden utilizar redes de compensación de tensión de offset y resistencias de minimización de offset.