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Circuito Comparador: O que é, Aplicações e Mais

1 de março de 2023 0 Comentários Leitura: 9 min

O circuito comparador é muito útil para comparar duas tensões e detectar a maior ou menor – isso pode ser usado para detectar quando uma tensão subiu além de um determinado ponto.

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Tutorial de Amplificador Operacional Inclui:

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Circuitos que comparam duas voltagens e fornecem uma saída digital dependente da comparação das duas voltagens são frequentemente usados no projeto de circuitos eletrônicos.

Para um circuito comparador, é necessário um amplificador de alto ganho para que mesmo pequenas mudanças na entrada resultem na comutação firme do nível de saída.

Amplificadores operacionais são usados em muitos projetos de circuitos eletrônicos, mas chips comparadores específicos oferecem um desempenho muito melhor.

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Sumário

APLICATIVOS COMPARADORES

Existem muitos usos para circuitos comparadores no projeto de circuitos eletrônicos. Muitas vezes, é necessário ser capaz de detectar uma certa tensão e alternar um circuito de acordo com a tensão que foi detectada.

Um exemplo poderia ser para uso em um circuito de detecção de temperatura. Isso pode produzir uma tensão variável dependente da temperatura. Pode ser necessário ligar o aquecimento quando a temperatura cair abaixo de um determinado ponto e isso pode ser feito usando um comparador para detectar quando a tensão proporcional à temperatura caiu abaixo de um determinado valor.

Para esses e muitos outros usos, um circuito conhecido como comparador pode ser usado.

O QUE É UM COMPARADOR?

Como o nome comparador indica, esses componentes e circuitos eletrônicos são usados para comparar duas tensões.

Quando um é mais alto que o outro, a saída do circuito comparador está em um estado e, quando as condições de entrada são invertidas, a saída do comparador muda para o outro estado.

O comparador essencial consiste em um amplificador de alto ganho que possui uma entrada diferencial – uma entrada inversora e uma entrada não inversora.

Em termos de operação, o comparador alterna entre alto e baixo dependendo do estado das entradas. Se a entrada não inversora for maior que a inversora, então a saída é alta. Se a entrada não inversora for menor que a inversora, a saída será alta.

COMPARADORES E AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

Embora seja fácil usar um amplificador operacional como comparador, especialmente quando pode ser fácil usar um se um chip contendo vários amplificadores operacionais tiver um sobressalente. No entanto, nem sempre é aconselhável adoptar esta abordagem. O amplificador operacional pode nem sempre funcionar corretamente ou pode não fornecer o desempenho ideal. Dito isto, quando a aplicação não é exigente, é sempre tentador utilizar estes componentes eletrónicos porque podem já estar disponíveis.

O desempenho de chips comparadores e amplificadores operacionais é bastante diferente em vários aspectos:

Amp op latch-up: Sob algumas condições, especialmente quando um op amp está sendo acionado com força, é possível travar, ou seja, mesmo quando a entrada muda, a saída permanece a mesma. Os comparadores são projetados para operar neste modo e nunca devem travar.Esta é uma área chave onde usar um comparador em vez de um amplificador operacional pode ser uma vantagem distinta.
Operação em malha aberta: Os amplificadores operacionais são projetados para serem utilizados em malha fechada e seu circuito é otimizado para este tipo de cenário. Sua operação não é caracterizada no modo de malha aberta.
Digital vs analógico: Amplificadores operacionais são componentes analógicos essenciais e seus circuitos internos são projetados para operar nesta região. Comparadores são projetados para serem operados como uma função lógica, ou seja, em modo digital.Isso significa que os amplificadores operacionais são melhores quando estão operando em modo analógico com a saída não atingindo os trilhos, enquanto os comparadores não são tão bons em operar em modo linear e são muito melhores em operar com níveis lógicos.
Estágios de saída: Os estágios de saída de amplificadores operacionais e comparadores são muito diferentes. Normalmente, os amplificadores operacionais têm uma saída linear, geralmente operando em uma forma de simetria complementar para fornecer um desempenho linear ideal para a saída.Comparadores geralmente têm uma saída de coletor aberto adequada para conduzir em interfaces digitais. Eles são projetados para fazer interface com circuitos lógicos, fornecendo uma entrada lógica a partir de uma comparação de tensões analógicas.Comparação do circuito de saída do amplificador operacional e do comparador
Tempos de resposta: Os comparadores são otimizados para fornecer tempos de resposta e comutação muito rápidos. As taxas de rotação são rápidas e proporcionam um ótimo desempenho.Amplificadores operacionais não são otimizados para essas características. Eles tendem a ser componentes eletrônicos muito mais lentos, otimizados para operação linear em vez de velocidade.
Tensão de saída e tensão de saturação: os comparadores normalmente são capazes de conduzir dentro de pequenos limites das tensões do trilho. Isso é necessário para uma boa comutação de circuitos lógicos. Os amplificadores operacionais não serão capazes de dirigir com força para os trilhos, pois têm uma certa tensão de saturação – isso pode levar a uma má comutação dos circuitos lógicos.

Tendo em conta estes factores, é sempre preferível utilizar um chip comparador onde se prevê este tipo de operação.

COMPARADOR DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL

É possível usar um amplificador operacional como comparador, pois atende aos requisitos básicos para a função.

Em operação, o amplificador operacional entra em saturação positiva ou negativa dependendo das tensões de entrada. Como o ganho do amplificador operacional geralmente excede 100.000, a saída entrará em saturação quando as entradas estiverem separadas por apenas frações de milivolts.

Embora os amplificadores operacionais sejam amplamente usados como comparadores, os chips comparadores especiais são muito melhores. Esses chips comparadores específicos oferecem tempos de comutação muito rápidos, bem acima daqueles oferecidos pela maioria dos amplificadores operacionais destinados a aplicações mais lineares. As taxas de variação típicas estão na região de vários milhares de volts por microssegundo, embora mais frequentemente sejam citados números de atraso de propagação.

Um circuito comparador típico terá uma das entradas mantida em uma determinada tensão. Isso muitas vezes pode ser um divisor de potencial de uma fonte de suprimento ou referência. A outra entrada é levada ao ponto a ser detectado.

Comparador de amplificador operacional — Circuito para um comparador de amplificador operacional básico

Dentro deste diagrama, a tensão de comutação é gerada pelo divisor de potencial que consiste em R1 e R2. Isso define a tensão em uma entrada do comparador – neste caso, a entrada inversora. A entrada não inversora deste circuito é conectada ao ponto que requer detecção. Quando a tensão neste ponto sobe acima da tensão de referência, a saída do comparador fica alta e, quando cai abaixo da tensão de referência, a saída fica baixa.

Normalmente, o comparador será acionado a partir dos mesmos trilhos de tensão que os do sistema. Para lógica de 5V, o comparador normalmente seria acionado por um trilho de 5V.

NOTAS DO COMPARADOR DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL

p>Há vários pontos a serem lembrados ao usar circuitos comparadores. Existem algumas diferenças entre os circuitos amplificadores operacionais normais e os circuitos comparadores que devem ser considerados durante qualquer projeto de circuito eletrônico.

Certifique-se de que a entrada diferencial não seja excedida: Como não há feedback, as duas entradas do circuito estarão em tensões diferentes. Assim, é necessário garantir que a entrada diferencial máxima não seja excedida. Todas as possibilidades do estado do circuito devem ser consideradas na fase de projeto do circuito eletrônico.
Alteração da corrente de entrada: Novamente, como resultado da falta de feedback, a carga apresentada pelo comparador à fonte será alterada. Particularmente à medida que o circuito muda, haverá um pequeno aumento na corrente de entrada. Para a maioria dos circuitos, isso não será um problema, mas se a impedância da fonte for alta, pode levar a algumas respostas incomuns. Isso deve ser levado em consideração durante o projeto do circuito eletrônico.
Ruído do sinal de entrada: O principal problema com este circuito é que o novo ponto de comutação, mesmo pequenas quantidades de ruído, fará com que a saída mude para frente e para trás. Assim, perto do ponto de comutação pode haver várias transições na saída e isso pode dar origem a problemas em outras partes do circuito geral. A solução para isso é usar um Schmitt Trigger.Leia mais sobre o . . . . Circuito de disparo de Schmitt.
Onde for necessária a função de comparação, é melhor usar o chip comparador: Quando for necessária uma função de comparação, é sempre preferível usar um chip comparador, se possível. Se um desses componentes eletrônicos não estiver disponível e um amplificador operacional precisar ser usado, tome cuidado para não sobrecarregar a entrada para que ocorra o travamento.

USO DE UM CHIP COMPARADOR

Quando há necessidade de um circuito comparador, é sempre melhor optar por um chip comparador específico como base do circuito.

Os chips comparadores são muito melhores para lidar com a comutação entre dois valores e muitas vezes podem ter estágios de saída que podem interagir mais facilmente com a lógica do que os amplificadores operacionais analógicos.

Em termos de operação básica do circuito, a principal diferença é que a maioria dos comparadores tem uma saída de coletor aberto e requer um resistor de pull-up externo ou outro circuito.

Amplificadores operacionais são muito baratos e amplamente disponíveis. Comparadores não são tão baratos e não tão disponíveis gratuitamente, pois esses componentes eletrônicos tendem a ser um pouco menos usados e podem ser um pouco mais caros, mas não muito. Não deve haver problemas em usá-los.

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