În această postare vom discuta despre amplificatorul operațional ca comparator.Am discutat deja despre alte aplicații ale amplificatorului operațional în circuitele generatoare de forme de undă dreptunghiulare, cum ar fi multivibratoarele astabile (sau cu funcționare liberă), multivibratoarele monostabile (sau one-shot) și multivibratoarele bistabile (sau flip-flops).
Pentru o mai bună înțelegere a amplificatoarelor operaționale, faceți clic aici: – Amplificatoare operaționale (Op-amp)
- Comparator cu amplificator operațional
- Funcționarea circuitului comparator cu amplificator operațional cu circuit integrat 741
- Circuit comparator cu amplificator operațional cu circuit integrat 741 neinversor
- Inverting 741 IC Op-Amp Non-Inverting Comparator Waveform
- Inverting 741 IC Op-amp Comparator Circuit
- Comparator Characteristics
Comparator cu amplificator operațional
Un comparator își găsește importanța în circuitele în care două semnale de tensiune trebuie comparate și trebuie distins care este mai puternic. Un comparator este, de asemenea, un circuit important în proiectarea generatoarelor de forme de undă non-sinusoidale ca oscilatoare de relaxare.
Într-un amplificator operațional cu o configurație în buclă deschisă cu un semnal diferențial sau cu un singur semnal de intrare are o valoare mai mare decât 0, câștigul mare care merge la infinit conduce ieșirea amplificatorului operațional la saturație. Astfel, un amplificator operațional care funcționează în configurație în buclă deschisă va avea o ieșire care merge la nivelul de saturație pozitivă sau de saturație negativă sau care comută între nivelurile de saturație pozitivă și negativă și, prin urmare, clipește ieșirea peste aceste niveluri. Acest principiu este utilizat într-un circuit comparator cu două intrări și o ieșire. Cele 2 intrări, dintre care una este o tensiune de referință (Vref), sunt comparate între ele.
Funcționarea circuitului comparator cu amplificator operațional cu circuit integrat 741
Circuit comparator cu amplificator operațional cu circuit integrat 741 neinversor
Un circuit comparator cu amplificator operațional cu circuit integrat 741 neinversor este prezentat în figura de mai jos. Se numește un circuit comparator neinversor deoarece semnalul de intrare sinusoidal Vin este aplicat la terminalul neinversor. Tensiunea de referință fixă Vref este dată la borna inversoare (-) a amplificatorului operațional.
Când valoarea tensiunii de intrare Vin este mai mare decât tensiunea de referință Vref, tensiunea de ieșire Vo trece la saturație pozitivă. Acest lucru se datorează faptului că tensiunea de la intrarea neinversoare este mai mare decât tensiunea de la intrarea inversoare.
741 IC Circuit comparator neinversor
Când valoarea tensiunii de intrare Vin este mai mică decât tensiunea de referință Vref, tensiunea de ieșire Vo trece la saturație negativă. Acest lucru se datorează faptului că tensiunea de la intrarea neinversoare este mai mică decât tensiunea de la intrarea inversoare. Astfel, tensiunea de ieșire Vo trece de la punctul de saturație pozitivă la punctul de saturație negativă ori de câte ori se modifică diferența dintre Vin și Vref. Acest lucru este prezentat în forma de undă de mai jos. Comparatorul poate fi numit un detector de nivel de tensiune, deoarece pentru o valoare fixă a lui Vref, poate fi detectat nivelul de tensiune al lui Vin.
Diagrama circuitului prezintă diodele D1și D2. Aceste două diode sunt utilizate pentru a proteja amplificatorul operațional de deteriorarea datorată creșterii tensiunii de intrare. Aceste diode se numesc diode de clemă, deoarece ele fixează tensiunile de intrare diferențiale la 0,7V sau -0,7V. Majoritatea amplificatoarelor operaționale nu au nevoie de diode de clemă, deoarece cele mai multe dintre ele au deja protecție încorporată. Rezistența R1 este conectată în serie cu tensiunea de intrare Vin și R este conectată între intrarea inversoare și tensiunea de referință Vref. R1 limitează curentul prin diodele de clemă, iar R reduce problema de offset.
741 IC Op-Amp Non-Inverting Comparator Waveform Inverting 741 IC Op-Amp Non-Inverting Comparator Waveform
Inverting 741 IC Op-amp Comparator Circuit
În figura de mai jos este prezentat un circuit comparator inversoare 741 IC op-amp. Acesta se numește circuit comparator inversor deoarece semnalul de intrare sinusoidal Vin este aplicat la terminalul inversor. Tensiunea de referință fixă Vref este dată la terminalul neinversor (+) al amplificatorului operațional. Un potențiometru este utilizat ca un circuit de divizor de tensiune pentru a obține tensiunea de referință în terminalul de intrare neinversor. Cele două capete ale POT-ului sunt conectate la tensiunea de alimentare de curent continuu +VCC și -VEE. Ștergătorul este conectat la terminalul de intrare neinversor. Atunci când ștergătorul este rotit la o valoare apropiată de +VCC, Vref devine mai pozitivă, iar atunci când ștergătorul este rotit spre -VEE, valoarea lui Vref devine mai negativă. Formele de undă sunt prezentate mai jos.
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. Ca urmare, tensiunea de ieșire a comparatorului comută între nivelurile superior și inferior de saturație.
(b) Raport de respingere în mod comun (CMRR) ridicat – Parametrii de tensiune de intrare în mod comun, cum ar fi zgomotul, sunt rejectați cu ajutorul unui CMRR ridicat.
(c) Curent de decalaj de intrare și tensiune de decalaj de intrare foarte mici – O cantitate neglijabilă de curent de decalaj de intrare și tensiune de decalaj de intrare determină o cantitate mai mică de probleme de decalaj. Pentru a reduce și mai mult problemele de offset, pot fi utilizate rețele de compensare a tensiunii de offset și rezistențe de minimizare a offsetului.