¿Qué es el circuito comparador?
Un comparador o un comparador de voltaje es un dispositivo que se utiliza para comparar dos niveles de voltaje. Podemos determinar qué nivel de voltaje es más alto a partir de la salida del comparador. Es una aplicación de amplificadores operacionales típicos y, además, tiene aplicaciones.
¿Qué hace un circuito comparador?
A comparador compara dos voltajes de entrada dados y proporciona la salida que indica qué voltaje tiene un valor más excelente. El circuito toma entrada usando terminales inversores y no inversores y proporciona salida desde el terminal de salida. El rango de salida se encuentra entre el voltaje de saturación positivo y el voltaje de saturación negativo.
Circuito comparador de amplificador operacional
La siguiente imagen representa un diagrama de circuito del circuito comparador. Como podemos observar, el circuito comprende solo un amplificador operacional, y las entradas de voltaje se suministran en él a través de los terminales inversores y no inversores.
Diseño de circuito comparador
El circuito comparador está diseñado utilizando un amplificador operacional. Para que esté listo para funcionar, se proporcionan voltajes de entrada. No hay un sistema de retroalimentación incorporado con él. Se proporciona un voltaje de referencia y una señal de voltaje a través del amplificador operacional. También se proporcionan las entradas de tensión de saturación positiva y negativa. La salida indicativa se recopila de la salida del amplificador operacional.
¿Cómo funciona el circuito comparador?
El principio de funcionamiento del comparador es bastante simple. En general, se compara entre dos fuentes de voltaje y proporciona una mayor salida. A continuación se mencionan dos puntos que indican el funcionamiento.
- Si el voltaje en el terminal no inversor es más alto que el voltaje del terminal inversor, la salida se conmuta al voltaje de saturación positivo del amplificador operacional.
- Si el voltaje del terminal inversor es mayor que el voltaje en el terminal no inversor, la salida se cambia al voltaje de saturación negativo del amplificador operacional.
Circuito comparador de voltaje con amplificador operacional 741
El amplificador operacional 741 es un circuito integrado que contiene un amplificador operacional. Se puede crear un comparador de voltaje usando el amplificador operacional 741. La siguiente imagen representa un diagrama de circuito del comparador de voltaje no inversor usando el amplificador operacional 741.
Diagrama de bloques del comparador
El funcionamiento de un comparador se puede representar mediante diagramas de bloques. La siguiente imagen representa un diagrama de bloques de un comparador,
Relé del circuito comparador
Los relés son interruptores que pueden controlar un circuito. Puede encender o apagar un circuito y puede conectar y desconectar un circuito de otro circuito. Un comparador se utiliza ampliamente como la utilización de los relés.
Usos del circuito comparador
Un comparador es un dispositivo valioso y esencial. Hay varias aplicaciones de los comparadores. Algunas de las aplicaciones de los comparadores se enumeran a continuación.
- Detector nulo: Si un valor es cero, un detector nulo lo detecta. Un comparador es típicamente un amplificador de alta ganancia, y para entradas controladas, un comparador es adecuado para detectar Null.
- Cambiador de nivel: Se puede diseñar un cambiador de nivel usando un solo amplificador operacional. Utilizando un voltaje pull-up adecuado, el circuito permite mucha versatilidad en la selección de los voltajes a interpretar.
- Convertidor de analógico a digital (ADC): Los comparadores se utilizan para crear convertidores de analógico a digital. En un convertidor, la salida indica qué voltaje es mayor. Esta operación es la misma que una cuantificación de 1 bit. Es por eso que los comparadores se utilizan en casi todos los convertidores de analógico a digital.
- Además de las aplicaciones mencionadas, hay muchos otros comparadores como: Oscilador de relajación, en detectores de valor absoluto, en detectores de cruce por cero, en detectores de ventana, etc.
Circuito de fuzz del comparador
Los circuitos de fuzz se pueden desarrollar utilizando comparadores. LM311 IC es un ejemplo de fuzz comparador. Discutiremos esto más adelante sobre LM311.
¿Cómo hacer un comparador?
Un comparador es un dispositivo eléctrico particular y fácil de construir. Para construir un comparador, necesitamos un amplificador operacional y voltajes de suministro. Al principio, el amplificador operacional recibe voltajes de saturación positivos y negativos. La salida variará en ese rango de voltajes. Luego, las entradas se proporcionan en sus terminales inversoras y no inversoras. El voltaje de referencia se proporciona en el terminal no inversor y el voltaje de entrada se proporciona en el terminal inversor. No hay ningún sistema de retroalimentación asociado con este circuito.
Circuito comparador de voltaje
Un circuito comparador puede detectar los voltajes de alto valor entre dos voltajes. Los comparadores, que normalmente se comparan con los voltajes, se conocen como circuito comparador de voltaje.
Diagrama de circuito del comparador de fase
Un comparador de fase es un circuito lógico analógico capaz de mezclarse y multiplicarse. Detecta las diferencias de fases entre dos señales dadas generando una señal de voltaje. La siguiente imagen representa el diagrama del circuito del comparador de fase.
circuitos comparadores ic
Como se mencionó anteriormente, un comparador compara dos señales de voltaje y produce una salida indicativa. Los comparadores están incorporados dentro de un circuito integrado para una mejor usabilidad. La siguiente imagen representa los circuitos para el comparador ic.
Circuito comparador lM358
lm358 es un comparador que consta de dos comparadores en su interior. Tiene ocho pines. Este ic no requiere ninguna fuente de alimentación externa independiente para el funcionamiento de cada comparador. El diagrama de circuito del ic se muestra a continuación.
Circuito interno del comparador
El comparador está diseñado usando un amplificador operacional, el amplificador operacional como circuito adicional. El circuito interno dentro de un circuito integrado se muestra a continuación en el diagrama. Observando el diagrama, podemos ver que se compone principalmente de transistores, diodos y resistencias. El diagrama interno se puede dividir en tres partes según su funcionamiento. Son: etapa de entrada, etapa de ganancia y etapa de salida.
Esquema del circuito comparador
El diagrama esquemático de un comparador se da a continuación. El diagrama esquemático interno es el mismo que el de un circuito comparador interno. Tiene diodos, transistores y resistencias. Los componentes conectados internamente funcionan como un comparador.
Circuito comparador de disparador Schmitt
El disparador Schmitt es un circuito viral que se utiliza para mejorar la inmunidad al ruido y reducir la probabilidad de múltiples conmutaciones.
A Schmitt Trigger es un circuito comparador con niveles de conmutación de entrada separados para cambiar las salidas. El circuito comparador de disparador Schmitt se muestra en el siguiente diagrama.
555 circuito comparador de temporizador
El temporizador 555 es un circuito oscilador. Se conoce como temporizadores 555 ya que hay tres resistencias de 5 kiloohmios que están conectadas internamente para proporcionar los voltajes de referencia para los comparadores de ambos circuitos temporizadores. El temporizador ic A555 se utiliza en temporizadores de retardo, destellos LED, generación de pulsos, etc. A continuación se proporciona un diagrama de bloques básico del temporizador 555 ic. Hay dos comparadores, un transistor NPN, un flip-flop, tres resistencias de 5k y un controlador de salida.
circuito comparador usando lm324
lm324 es un circuito integrado de amplificador operacional de propósito general que tiene cuatro amplificadores operacionales en su interior. También se puede utilizar como comparador. Los amplificadores operacionales tienen propiedades de mayor estabilidad, mayor ancho de banda. LM324 tiene 14 pines. Él diagrama de pines de lm324 se da a continuación.
| Pin No. | Descripción |
| 1 | Salida del primer comparador |
| 2 | Entrada inversora del primer comparador |
| 3 | Entrada no inversora del primer comparador |
| 4 | Tensión de alimentación de 5 V |
| 5 | Entrada no inversora del segundo comparador |
| 6 | Entrada inversora del segundo comparador |
| 7 | Salida del segundo comparador |
| 8 | Salida del tercer comparador |
| 9 | Entrada inversora del tercer comparador |
| 10 | Entrada no inversora del tercer comparador |
| 11 | PIN de tierra (GND) |
| 12 | Entrada no inversora del cuarto comparador |
| 13 | Entrada inversora del cuarto comparador |
| 14 | Salida del cuarto comparador |
El diagrama de circuito del comparador LM324 se muestra en el siguiente diagrama.
circuito comparador lm139
lm139 es otro ic comparador. Tiene cuatro comparadores de precisión separados. El ic está diseñado para funcionar con una sola fuente de alimentación. Está especialmente desarrollado para interactuar directamente con la lógica transistor-transistor y la lógica complementaria MOS. El ic viene con un retardo de propagación de 0.7 microsegundos.
La siguiente imagen muestra el diagrama del circuito interno del comparador lm139.
circuito comparador lm319
lm319 es otro ic comparador que tiene 14 pines. Tiene dos comparadores de precisión separados. El ic está diseñado para funcionar bajo una amplia gama de voltajes de suministro. Está especialmente desarrollado para interactuar directamente con la lógica transistor-transistor y la lógica complementaria MOS, RTL, DTL. El ic viene con un retardo de propagación de 0.025 microsegundos.
circuito comparador de voltaje lm311
lm311 es otro ic comparador que tiene ocho pines. Tiene un solo comparador. El ic viene con un tiempo de respuesta de un mínimo de 0.200 nanosegundos y una ganancia de voltaje típica de 200.
La siguiente imagen muestra el diagrama del circuito interno del comparador lm311.
circuito comparador lm339
lm339 es otro ic comparador. Tiene cuatro comparadores de precisión separados. El ic está diseñado para funcionar con una sola fuente de alimentación y para una amplia gama de voltajes. Está especialmente desarrollado para interactuar directamente con la lógica de transistor-transistor y la lógica MOS complementaria y la lógica DTL, ECL, MOS. El ic viene con un retardo de propagación de 0.7 microsegundos.
Ejemplo de circuito comparador de amplificador operacional
Los circuitos comparadores de amplificador operacional se utilizan en varias aplicaciones. Por ejemplo, para asegurar si un valor de entrada ha alcanzado el pico o el valor específico o no, o para la cuantificación en un ADC, también en detectores de ventana, detectores de cruce por cero, etc.
Circuito comparador de ventana de voltaje
Un comparador de ventana se refiere al circuito que funciona solo en un marco, ventana o voltaje en particular. Y un comparador de voltaje compara dos señales y proporciona la salida. Para un circuito comparador de ventana, existe algo llamado efecto sándwich: si el voltaje de entrada es más alto que el voltaje de referencia de bajo nivel. El circuito está ENCENDIDO, y si el voltaje de entrada es más alto que el voltaje de referencia de alto nivel, entonces el circuito está APAGADO.
Componentes necesarios para un comparador de ventana de voltaje:
- Amplificadores operacionales LM741 (2)
- Chip inversor 4049 (1)
- Una resistencia de 470 ohmios (1)
- Diodos 1N4006 (2)
- LED
El circuito comparador de la ventana de voltaje se muestra en la siguiente imagen.
Circuito comparador con enclavamiento
Se desarrolla un comparador con pestillo utilizando un pestillo StrongArm. El pestillo StrongArm se considera la etapa principal de amplificación de decisiones. La siguiente etapa se procesa con un elemento de enclavamiento para llevar la carga de salida.
Circuito comparador de amplificador operacional con histéresis
La diferencia entre el punto de disparo superior y el punto de disparo inferior es la histéresis. La histéresis viene con el concepto de Schmitt Trigger. Si un comparador típico está diseñado con retroalimentación positiva, ese circuito causa histéresis. La siguiente imagen muestra el diagrama del circuito.
Circuito comparador regenerativo
Un circuito disparador Schmitt también se denomina circuitos comparadores regenerativos. Se utilizan para mejorar la inmunidad al ruido y reducir la probabilidad de conmutación múltiple de circuitos comparadores regenerativos para diseñar otros circuitos complejos. Se utilizan en ADC, circuitos de corte, detección de memoria, etc. El diagrama de circuito del disparador Schmitt se conoce como diagrama de circuito del circuito comparador regenerativo.
Circuito comparador de temperatura
Un circuito de temperatura es un circuito electrónico digital que mide si la temperatura de entrada está por debajo de la temperatura de referencia especificada. Es uno de los principales ejemplos de circuito comparador. Los sensores de temperatura incluyen un comparador.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cómo funciona un circuito comparador?
Respuesta El principio de funcionamiento del comparador es bastante simple. En general, se compara entre dos fuentes de voltaje y proporciona una mayor salida. A continuación se mencionan dos puntos que indican el funcionamiento.
- Si el voltaje en el terminal no inversor es más alto que el voltaje del terminal inversor, la salida se conmuta al voltaje de saturación positivo del amplificador operacional.
- Si el voltaje del terminal inversor es mayor que el voltaje en el terminal no inversor, la salida se cambia al voltaje de saturación negativo del amplificador operacional.
2. Tipos de circuitos comparadores
Respuesta Existen varios tipos de comparadores. Algunos de los amplificadores más utilizados se enumeran a continuación.
3. ¿Por qué el voltaje de salida en el circuito comparador de un amplificador operacional es igual al voltaje de saturación?
Respuesta Los circuitos comparadores no tienen ninguna retroalimentación asociada a ellos. Por tanto, el amplificador operacional tiene una ganancia de bucle abierto. Para un amplificador operacional ideal, la ganancia de bucle abierto es infinita, y para un amplificador operacional práctico, la ganancia es muy alta. Ahora, el voltaje de saturación de los amplificadores operacionales típicos es + - 15 V. El amplificador operacional se satura a +13 o -13 V. Ahora, el amplificador operacional se satura rápidamente para un voltaje de entrada pequeño. Es por eso que el voltaje de salida en el circuito comparador es igual al voltaje de saturación.
4. En un circuito comparador de amplificador operacional, ¿por qué se usa un voltaje de referencia?
Respuesta La comparación se realiza entre dos o más cantidades. Para indicar cuál es más significativo, necesitamos una referencia para decidir. Necesitamos determinar qué voltaje es más significativo para un comparador. Por eso se utiliza una tensión de referencia para tomar la decisión.
5. ¿Cómo distingue el circuito comparador digital entre un número menor y uno más significativo?
Respuesta Un comparador digital compara dos números binarios. El comparador primero encuentra el voltaje equivalente de los números binarios y luego determina qué número es menor, qué número es significativo.
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