コンパレータ回路

オペアンプチュートリアルには以下が含まれています。
はじめに回路概要反転アンプ加算アンプ非反転アンプ可変利得アンプハイパスアクティブフィルタローパスアクティブフィルタバンドパスフィルタノッチフィルタコンパレータシュミットトリガマルチバイブレータ双安定積分器微分器ウィーンブリッジ発振器位相シフト発振器

二つの電圧を比較し、二つの電圧の比較に依存してデジタル出力を与える回路は、電子回路設計でよく使用されます。

コンパレータ回路の場合、入力の小さな変化でも出力レベルがしっかりと切り替わるように、高利得アンプが必要です。

オペアンプは多くの電子回路設計で使用されていますが、特定のコンパレータチップははるかに優れた性能を提供します。

コンパレータアプリケーション

電子回路設計内のコンパレータ回路のための非常に多くの用途があります。

特定の電圧を検出し、検出された電圧に応じて回路を切り替えることができることが必要なことがよくあります。

一例は、温度検出回路で使用することができます。 これは、温度に依存して可変電圧を生成する可能性があります。 温度が所定の点を下回ったときに加熱をオンに切り替える必要がある場合があり、これは、温度に比例した電圧が特定の値を下回ったときに検出す これらおよび他の多くの用途には、コンパレータと呼ばれる回路を使用することができます。

コンパレータとは何ですか？comparatorという名前が示すように、これらの電子部品と回路は2つの電圧を比較するために使用されます。

一方が他方よりも高い場合、コンパレータ回路出力は一方の状態になり、入力条件が逆になると、コンパレータ出力は他方の状態に切り替わります。

コンパレータessentialは、1つの反転入力と1つの非反転入力の差動入力を持つ高利得アンプで構成されています。

動作の点では、コンパレータは入力の状態に応じてハイとローを切り替えます。 非反転入力が反転入力よりも高い場合、出力はハイになります。 非反転入力が反転入力よりも低い場合、出力はハイになります。

コンパレータとオペアンプ

オペアンプをコンパレータとして使複数のオペアンプにはスペアが一つあります。 しかし、このアプローチを採用することは必ずしもお勧めではありません。 オペアンプは必ずしも正しく機能しない場合や、最適な性能が得られない場合があります。 つまり、アプリケーションが要求されていないときは、すでに利用可能であるため、これらの電子部品を使用することは常に魅力的です。

コンパレータチップとオペアンプの性能は、いくつかの面でかなり異なっています。

• オペアンプのラッチアップ:いくつかの条件下では、特にオペアンプがハードドライブされているときにラッチアップすることができます。 コンパレータはこのモードで動作するように設計されており、ラッチアップしないでください。

  これは、オペアンプではなくコンパレータを使用することが明確な利点になる重要な領域の一つです。

• 開ループ動作：オペアンプは閉ループモードで使用されるように設計されており、その回路はこのタイプのシナリオに最適化されています。 それらの動作は開ループモードでは特徴づけられません。

• デジタル対アナログ：オペアンプは不可欠なアナログ部品であり、その内部回路はこの領域で動作するように設計されています。 コンパレータは論理関数として、すなわちデジタルモードで動作するように設計されています。

  これは、オペアンプがアナログモードで動作し、出力がレールに当たらない場合に最適であることを意味しますが、コンパレータはリニアモードでの動作にはあまり適しておらず、ロジックレベルでの動作にははるかに優れています。

• 出力段：オペアンプとコンパレータの出力段は非常に異なります。 通常、オペアンプは線形出力を備えており、多くの場合、出力に最適な線形性能を与えるために相補的な対称性の方法で動作します。

  コンパレータは、多くの場合、デジタルインタフェースへの駆動に適したオープンコレクタ出力を それらはアナログの電圧の比較からの論理の入力を提供する論理回路部品とインターフェイスするように設計されている。

  

• 応答時間：コンパレータは非常に高速な応答とスイッチング スルーレートは高速で、最適なパフォーマンスを提供します。

  オペアンプは、これらの特性に対して最適化されていません。 それらは速度よりもむしろ線形操作のために最大限に活用される大いにより遅い電子部品でありがちである。

• 出力電圧&飽和電圧：コンパレータは、通常、レール電圧の小さな限界内に駆動することができます。 これは、論理回路の良好なスイッチングのために必要とされる。 オペアンプは、一定の飽和電圧を持っているため、レールにハードドライブすることはできません。

これらの要因を考慮すると、このタイプの動作が想定されるコンパレータチップを使用することが常に好ましい。

オペアンプコンパレータ

オペアンプは、機能の基本要件を満たすため、コンパレータとして使用することができます。

動作時には、オペアンプは入力電圧に依存して正または負の飽和状態になります。 オペアンプのゲインは一般に100,000を超えるため、入力が1ミリボルトの端数しか離れていない場合、出力は飽和状態になります。

オペアンプはコンパレータとして広く使用されていますが、特殊なコンパレータチップははるかに優れています。

これらの特定のコンパレータチップは、よりリニアなアプリケーションを対象としたほとんどのオペアンプで提供されるものをはるかに上回る、非常に高速なスイッチング時間を提供します。 一般的なスルーレートはマイクロ秒あたり数千ボルトの領域にありますが、より多くの場合、伝搬遅延の数値が引用されています。

典型的なコンパレータ回路は、与えられた電圧で保持された入力のいずれかを持つことになります。 これは、多くの場合、電源または基準ソースからの分圧器である可能性があります。 他の入力は、検出されるポイントに移動されます。

この図の中で、スイッチング電圧はR1とR2からなる分圧器によっ これにより、コンパレータの1つの入力（この場合は反転入力）に電圧が設定されます。 この回路の非反転入力は、検出を必要とするポイントに接続されています。 この点の電圧が基準電圧より上に上昇すると、コンパレータの出力はハイになり、基準電圧を下回ると出力はローになります。

通常、コンパレータはシステムの電圧レールと同じ電圧レールから駆動されます。 5Vロジックの場合、コンパレータは通常、5Vレールから駆動されます。

オペアンプコンパレータノート

p>コンパレータ回路を使用するときに覚えておくべき点がいくつかあります。 通常のオペアンプ回路とコンパレータ回路の間には、電子回路設計時に考慮する必要があるいくつかの違いがあります。

• 差動入力を超えないようにする:フィードバックがないため、回路への二つの入力は異なる電圧になります。 したがって、最大差動入力を超えないようにする必要があります。 電子回路の設計段階では、回路状態のすべての可能性を考慮する必要があります。
• 入力電流の変化: フィードバックの欠如の結果として、コンパレータによってソースに提示される負荷が変化します。 特に回路が変化すると、入力電流がわずかに増加します。 ほとんどの回路では、これは問題にはなりませんが、ソースインピーダンスが高い場合は、いくつかの異常な応答につながる可能性があります。 これは、電子回路設計中に考慮する必要があります。
• 入力信号ノイズ：この回路の主な問題は、新しい切り替えポイントであり、少量のノイズでも出力が前後に切り替わることです。 したがって、切替点の近くでは、出力にいくつかの遷移がある可能性があり、これは回路全体の他の場所で問題を引き起こす可能性があります。 これに対する解決策は、Schmittトリガーを使用することです。
  についての詳細を読みます。 . . . シュミットトリガ回路。

• コンパレータ機能が必要な場合は、コンパレータチップを使用するのが最善です。 これらの電子部品のいずれかが使用できず、オペアンプを使用する必要がある場合は、ラッチアップが発生するように入力を過負荷にしないよう

コンパレータチップの使用

コンパレータ回路が必要な場合は、回路の基礎として特定のコンパレータチップを選択することが常に最善で

コンパレータチップは、二つの値の間のスイッチングを処理するのにはるかに優れており、多くの場合、アナログオペアンプよりもロジックとのインターフェイスが容易になる出力段を持つことがあります。

基本的な回路動作の点では、主な違いは、ほとんどのコンパレータがオープンコレクタ出力を持ち、外部プルアップ抵抗または他の回路を必要とする

オペアンプは非常に安価で、非常に広く利用可能です。 コンパレータは非常に安価ではなく、これらの電子部品が少し使用される傾向があり、もう少し高価かもしれないほど自由に利用できませんが、それほど大きくはありません。 それらを使用しても問題はありません。より多くの回路&回路設計:
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