Componentes de la electrónica: cómo utilizar un amplificador operacional como comparador de tensión

LA comparador de voltaje es un circuito electrónico que compara dos tensiones de entrada y le permite saber cuál de los dos es mayor. Es fácil crear un comparador de tensión de un amplificador operacional, ya que la polaridad del circuito de salida del op-amp depende de la polaridad de la diferencia entre los dos voltajes de entrada.

Supongamos que usted tiene una fotocélula que genera 0,5 V cuando está expuesta a plena luz del sol, y usted desea utilizar esta fotocélula como un sensor para determinar cuándo es de día. Puede utilizar un comparador de tensión para comparar el voltaje de la célula fotoeléctrica con una tensión de 0,5 V de referencia para determinar si el sol está brillando.

En el circuito de tensión-comparador, primero se aplica una tensión de referencia a la entrada inversora (V_-) - Entonces el voltaje que se compara con la tensión se aplique referencia a la entrada no inversora. La tensión de salida depende del valor de la tensión de entrada con respecto a la tensión de referencia, como sigue:

Tenga en cuenta que el nivel de tensión tanto para las tensiones de salida positivos y negativos será de aproximadamente 1 V menor que la fuente de alimentación. Por lo tanto, si la fuente de alimentación op-amp es 9 V, la tensión de salida será 8 V si la tensión de entrada es mayor que la tensión de referencia, 0 V si la tensión de entrada es igual a la tensión de referencia, y -8 V si la tensión de entrada es menor que la tensión de referencia.

Puede modificar el circuito para eliminar la tensión negativa si la entrada es menor que la referencia mediante el envío de la salida a través de un diodo. En este circuito, un voltaje positivo aparece en la salida si el voltaje de entrada es mayor que la referencia de voltaje de lo contrario, no existe ninguna tensión de salida.

Para crear un comparador de tensión que crea una salida de tensión positiva si la tensión de entrada es menos que una tensión de referencia, aplicar la tensión de referencia a la inversora (V_-) De entrada, y la tensión de entrada se aplica a la no inversora (V₊) De entrada.

El circuito de tensión-comparador final que usted debe saber sobre es la ventana de comparador, que le permite saber si la tensión de entrada se encuentra dentro de un rango determinado. Un comparador de ventana requiere tres entradas: una baja tensión de referencia, un voltaje alto de referencia, y un voltaje de entrada.

La salida del comparador de ventana será un voltaje positivo sólo si la tensión de entrada es mayor que la tensión baja de referencia y menor que la tensión alta de referencia. Si la tensión de entrada es menor que el voltaje de referencia bajo, la salida será cero. Del mismo modo, si el voltaje de entrada es mayor que la tensión de referencia alta, la salida también será cero.

Se necesitan dos amplificadores operacionales para crear un comparador de ventana. Un amplificador operacional está configurado para producir voltaje de salida positiva sólo si la entrada es mayor que la tensión baja de referencia (V_{REF (LOW)}). El otro amplificador operacional está configurado para producir la tensión de salida positiva solamente si la entrada es inferior a la tensión alta de referencia (V_{REF (ALTO)}).

El voltaje de entrada está conectado a ambos op amps- se envía la tensión de salida a través de diodos para permitir sólo tensión positiva y luego combinarse. La salida resultante tendrá un voltaje positivo sólo si la tensión de entrada cae entre las tensiones de referencia bajas y altas.

Observe que las conexiones de alimentación no se muestran por separado para cada amplificador operacional en el circuito. Es común omitir las conexiones de suministro de energía cuando se utilizan múltiples amplificadores operacionales en un solo circuito. Si se muestran las conexiones de suministro de energía para todos los amplificadores operacionales, las conexiones de suministro de energía complicaría innecesariamente el esquema.