この記事ではコンパレータとしてオープンアンプについて説明しています。オペアンプの矩形波発生回路への応用としては、アスタブル（またはフリーランニング）マルチバイブレータ、モノスタブルマルチバイブレータ（またはワンショット）、バイスタブルマルチバイブレータ（またはフリップフロップ）などが既に説明されています。
オペアンプについての理解を深めるには、こちらをクリックしてください: – オペアンプ (Op-amp)
Op-amp コンパレーター
比較器は、2 つの電圧信号が比較されてどちらが強いかを区別したい回路で重要性を持ちます。
差動信号または単一入力信号が0より大きい開ループ構成のオペアンプでは、無限大になる高いゲインがオペアンプの出力を飽和に追い込みます。 したがって、開ループで動作するオペアンプは、出力が正または負の飽和レベルになるか、正と負の飽和レベルの間で切り替わるため、これらのレベルより上の出力をクリップすることになります。 この原理を利用したのが、2入力1出力のコンパレータ回路です。
741ICオペアンプコンパレータ回路の動作
非反転741ICオペアンプコンパレータ回路
下図に、非反転741ICオペアンプコンパレータ回路を示します。 非反転端子に正弦波入力信号Vinが印加されるため、非反転コンパレータ回路と呼ばれます。
入力電圧Vinの値が基準電圧Vrefより大きい場合、出力電圧Voは正飽和になります。 これは、非反転入力の電圧が反転入力の電圧より大きいためです。
入力電圧Vinが参照電圧Vref以下の場合、入力電圧Vinが参照電圧Vref.よりも大きくなります。 出力電圧Voが負の飽和状態になります。 これは、非反転入力の電圧が反転入力の電圧より小さいためです。 このように、VinとVrefの差が変化するたびに出力電圧Voは正飽和点から負飽和点へと変化します。 これを波形で表すと下図のようになります。
回路図には、ダイオードD1、D2が示されています。 この2つのダイオードは、入力電圧の上昇によるオペアンプの破損を防ぐために使用されます。 差動入力電圧を0.7Vまたは-0.7Vにクランプするため、クランプダイオードと呼ばれます。 ほとんどのオペアンプは、すでに保護回路を内蔵しているので、クランプダイオードは必要ありません。 抵抗R1は入力電圧Vinに直列に接続され、Rは反転入力と基準電圧Vrefの間に接続されています。 R1はクランプダイオードに流れる電流を制限し、Rはオフセットの問題を軽減します。
741 IC Op-Amp Non-Inverting Comparator Waveform Inverting 741 IC Op->
741 IC Op-Amp Non-Inverting Comparator Wave form
741 ICオペアンプの反転コンパレータ回路は、下図のようになります。 正弦波入力信号Vinが反転端子に印加されるため、反転コンパレータ回路と呼ばれます。 オペアンプの非反転端子（＋）には、固定の基準電圧Vrefが与えられます。 非反転入力端子の基準電圧を得るためにポテンショメータを分圧回路として使用します。 ポテンショメータの両端は直流電源電圧の＋VCCと-VEEに接続されています。 ワイパーは非反転入力端子に接続されています。 ワイパーを＋VCC に近い値まで回転させるとVref はより正になり，-VEE に向かって回転させるとVref はより負になります。 その波形を以下に示す。
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.
(b) 高い同相信号除去比（CMRR） – 同相入力電圧のパラメータは、高いCMRRの助けを借りて、そのようなノイズをrejectedされている。
(c) 非常に小さい入力オフセット電流と入力オフセット電圧 – ごくわずかな入力オフセット電流と入力オフセット電圧は、オフセット問題をあまり引き起こさないようにするためです。