Linear-integrated-circuits-applications-comparators
コンパレータ
- コンパレータ*は電子回路であり、それに適用される2つの入力を比較して出力を生成します。 コンパレータの出力値は、どちらの入力が大きいか小さいかを示します。 コンパレータは、ICの非線形アプリケーションに該当することに注意してください。
オペアンプは2つの入力端子で構成されているため、オペアンプベースのコンパレータは、それに適用される2つの入力を比較し、比較結果を出力として生成します。 この章では、*オペアンプベースのコンパレータ*について説明します。
コンパレータの種類
コンパレータには、*反転*と*非反転*の2つのタイプがあります。 このセクションでは、これら2つのタイプについて詳しく説明します。
反転コンパレータ
- 反転コンパレータ*は、オペアンプベースのコンパレータで、非反転端子に基準電圧が印加され、反転端子に入力電圧が印加されます。 このコンパレータは、比較する必要がある入力電圧がオペアンプの反転端子に印加されるため、「反転コンパレータ」と呼ばれます。
次の図に、反転コンパレータの*回路図*を示します。
反転コンパレータの*操作*は非常に簡単です。 入力電圧$ V _ \ {i} $および基準電圧$ V_ \の値に基づいて、出力で2つの値$ + V _ \ {sat} $および$ -V _ \ {sat} $のいずれかを生成します。 {ref} $。
- 反転コンパレータの出力値は$ -V _ \ {sat} $になり、入力$ V _ \ {i} $電圧は基準電圧$ V _ \ {ref} $よりも大きくなります。
- 反転コンパレータの出力値は$ + V _ \ {sat} $になり、入力$ V _ \ {i} $は基準電圧$ V _ \ {ref} $よりも小さくなります。
例
正弦波入力信号とゼロボルトの基準電圧がそれぞれ反転端子と非反転端子に印加される場合、反転コンパレータの*出力波形*を描画します。
上記の反転コンパレータの「動作」については、以下で説明します-
- 正弦波入力信号の「正の半サイクル」の間、オペアンプの反転端子に存在する電圧はゼロボルトより大きくなります。 したがって、反転コンパレータの出力値は、正弦波入力信号の正の半サイクル中に$ -V _ \ {sat} $に等しくなります。
- 同様に、正弦波入力信号の*負の半サイクル*中、オペアンプの反転端子に存在する電圧は0ボルト未満です。 したがって、反転コンパレータの出力値は、正弦波入力信号の負の半サイクル中に$ + V _ \ {sat} $に等しくなります。
次の図は、基準電圧が0ボルトの場合の反転コンパレータの*入力および出力波形*を示しています。
上記の図では、出力が$ -V _ \ {sat} $から$ + V _ \ {sat} $に、または$ + V _ \ {sat} $から$ -V _ \ {sat}に遷移していることがわかります。 $正弦波入力信号がゼロボルトを横切るときはいつでも。 つまり、入力がゼロボルトを超えると、出力の値が変化します。 したがって、上記の回路は*反転ゼロクロス検出器*とも呼ばれます。
非反転コンパレータ
非反転コンパレータは、オペアンプベースのコンパレータであり、その反転端子に基準電圧が印加され、非反転端子に入力電圧が印加されます。 このオペアンプベースのコンパレータは、比較する必要がある入力電圧がオペアンプの非反転端子に印加されるため、「非反転」コンパレータと呼ばれます。
非反転コンパレータの*回路図*を次の図に示します
非反転コンパレーターの*操作*は非常に簡単です。 入力電圧$ V _ \ {t} $および基準電圧$ + V_ \の値に基づいて、出力で2つの値$ + V _ \ {sat} $および$ -V _ \ {sat} $のいずれかを生成します。 {ref} $。
- 非反転コンパレータの出力値は$ + V _ \ {sat} $になり、入力電圧$ V _ \ {i} $は基準電圧$ + V _ \ {ref} $よりも大きくなります。
- 非反転コンパレータの出力値は$ -V _ \ {sat} $になり、入力電圧$ V _ \ {i} $は基準電圧$ + V _ \ {ref} $より小さくなります。
例
正弦波入力信号とゼロボルトの基準電圧がオペアンプの非反転端子と反転端子にそれぞれ印加された場合の、非反転コンパレータの*出力波形*を描きましょう。
非反転コンパレータの*動作*は以下で説明されています-
- 正弦波入力信号の「正の半サイクル」の間、オペアンプの非反転端子に存在する電圧はゼロボルトよりも大きくなります。 したがって、非反転コンパレータの出力値は、正弦波入力信号の正の半サイクル中に$ + V _ \ {sat} $に等しくなります。
- 同様に、正弦波入力信号の*負の半サイクル*中、オペアンプの非反転端子に存在する電圧は0ボルト未満です。 したがって、非反転コンパレータの出力値は、正弦波入力信号の負の半サイクル中に$ -V _ \ {sat} $に等しくなります。
次の図は、基準電圧が0ボルトの場合の非反転コンパレータの*入力および出力波形*を示しています。
上記の図から、出力が$ + V _ \ {sat} $から$ -V _ \ {sat} $に、または$ -V _ \ {sat} $から$ + V _ \ {sat}に遷移することがわかります。 $正弦波入力信号がゼロボルトを超えるときはいつでも。 つまり、入力がゼロボルトを超えると、出力の値が変化します。 したがって、上記の回路は「非反転ゼロ交差検出器」とも呼ばれます。
