O principio de funcionamento do comparador analóxico e a súa aplicación práctica

Principio de funcionamento e aplicacións prácticas dos comparadores analóxicos

Un comparador analóxico é un compoñente electrónico fundamental usado para comparar dúas tensións de entrada e emitir un resultado correspondente. Ten un amplio rango de aplicacións en diversos sistemas electrónicos. A continuación, detállase o principio de funcionamento e as aplicacións prácticas dos comparadores analóxicos.

Principio de funcionamento

Estrutura básica:

• Un comparador analóxico xeralmente consiste nun amplificador diferencial con dous terminais de entrada: o terminal de entrada positiva (entrada non inversora, +) e o terminal de entrada negativa (entrada inversora, -).

• O terminal de saída xeralmente proporciona unha señal binaria que indica a relación entre as dúas tensións de entrada.

Funcionamento:

• Cando a tensión no terminal de entrada positiva (V+ ) é maior que a tensión no terminal de entrada negativa (V−), a saída do comparador é alta (xeralmente a tensión de alimentación VCC).

• Cando a tensión no terminal de entrada positiva (V+ ) é menor que a tensión no terminal de entrada negativa (V−), a saída do comparador é baixa (xeralmente masa GND).

Matematicamente, isto pode expresarse como:

Histerese:

Para evitar que o comparador cambie a súa saída rapidamente cando as tensións de entrada están próximas ao limiar, pódese introducir histerese. A histerese conséguese engadindo resistencias nun bucle de realimentación positiva, creando un pequeno rango de tensión para o conmutado da saída, así aumentando a estabilidade do sistema.

Aplicacións prácticas

• Detección de cruce por cero:Os comparadores poden usarse para detectar os puntos de cruce por cero dunha señal AC. Por exemplo, nos circuitos de xestión de enerxía, un comparador pode monitorizar os puntos de cruce por cero dunha fonte de enerxía AC para sincronizar a operación doutros circuitos.

• Monitorización de tensión:Os comparadores poden usarse para monitorizar se unha tensión de alimentación supera ou queda por debaixo dun determinado limiar. Por exemplo, nos sistemas de xestión de baterías, un comparador pode detectar se a tensión da batería é demasiado baixa, activando unha alarma ou apagando o sistema.

• Condicionamento de señales:Os comparadores poden converter señales analóxicas que varián lentamente en señales de onda cadrada. Por exemplo, nos sistemas de comunicación, un comparador pode converter unha señal analóxica nunha señal digital para un procesamento posterior.

• Modulación de anchura de pulso (PWM):Nos circuitos de control PWM, os comparadores poden comparar unha tensión de referencia fixa cunha onda dente de serra para xerar unha señal PWM cun ciclo útil axustable. Esta señal usa-se comúnmente no control de motores, atenuación de LED e conversores de potencia.

• Monitorización de temperatura:Os comparadores poden usarse en circuitos de monitorización de temperatura. Por exemplo, a resistencia dun termistor cambia coa temperatura, e un comparador pode converter este cambio nunha señal de conmutación para controlar calentadores ou refrixeradores.

• Detección óptica:Os comparadores poden usarse en circuitos de detección óptica. Por exemplo, a corrente de saída dun fotodiodo varía coa intensidade luminosa, e un comparador pode converter esta variación nunha señal de conmutación para o control automático de iluminación ou sistemas de seguridade.