Componentes eletrônicos: como usar um amplificador operacional como um comparador de voltagem - manequins

A comparador de tensão é um circuito eletrônico que compara duas tensões de entrada e permite saber qual dos dois é maior. É fácil criar um comparador de tensão a partir de um amplificador operacional, porque a polaridade do circuito de saída do amplificador operacional depende da polaridade da diferença entre as duas tensões de entrada.

Suponha que você tenha uma fotocélula que gere 0. 5 V quando exposta à luz solar completa e que você deseja usar esta fotocélula como um sensor para determinar quando é a luz do dia. Você pode usar um comparador de tensão para comparar a tensão da fotocélula com uma tensão de referência de 0,5 V para determinar se o sol está brilhando ou não.

No circuito de comparação de tensão, primeiro uma tensão de referência é aplicada na entrada inversora (V _- ); então a tensão a ser comparada com a tensão de referência é aplicada à entrada não invasiva. A tensão de saída depende do valor da tensão de entrada em relação à tensão de referência, da seguinte forma:

Tensão de entrada	Tensão de saída
Tensão inferior à de referência	Negativa
Tensão igual à de referência	Zero
Maior que a tensão de referência	Positivo < Observe que o nível de tensão para as tensões de saída positiva e negativa será de cerca de 1 V menor do que a fonte de alimentação. Assim, se a fonte de alimentação op-amp for 9 V, a tensão de saída será de +8 V se a tensão de entrada for maior do que a tensão de referência, 0 V se a tensão de entrada for igual à tensão de referência e -8 V se a tensão de entrada é inferior à tensão de referência.

Você pode modificar o circuito para eliminar a tensão negativa se a entrada for menor do que a referência, enviando a saída através de um diodo. Neste circuito, uma tensão positiva aparece na saída se a tensão de entrada for maior que a tensão de referência; Caso contrário, não existe nenhuma tensão de saída.

Para criar um comparador de tensão que cria uma saída de tensão positiva se a tensão de entrada for

inferior a uma tensão de referência, aplique a tensão de referência à entrada inversa (V - _{), e a tensão de entrada é aplicada na entrada não invasiva (V} + _). O circuito de comparação de tensão final que você deve conhecer é o comparador de janelas

, , que permite saber se a tensão de entrada está dentro de um determinado intervalo. Um comparador de janela requer três entradas: uma baixa tensão de referência, uma alta tensão de referência e uma tensão de entrada. A saída do comparador de janela será uma tensão positiva somente se a tensão de entrada for superior à baixa tensão de referência e menor do que a alta tensão de referência.Se a tensão de entrada for menor do que a baixa tensão de referência, a saída será zero. Da mesma forma, se a tensão de entrada for maior que a alta tensão de referência, a saída também será zero.

Você precisa de dois amplificadores op para criar um comparador de janelas. Um amplificador operacional está configurado para produzir tensão de saída positiva somente se a entrada for maior que a baixa tensão de referência (V

REF (LOW) _{). O outro amplificador operacional está configurado para produzir tensão de saída positiva somente se a entrada for menor que a alta tensão de referência (V} REF (HIGH) _). A tensão de entrada está conectada a ambos os amplificadores operacionais; a tensão de saída é enviada através de diodos para permitir somente tensão positiva e depois combinada. A saída resultante terá tensão positiva somente se a tensão de entrada cai entre as tensões de referência baixa e alta.

Observe que as conexões da fonte de alimentação não são mostradas separadamente para cada amplificador operacional no circuito. É comum omitir as conexões da fonte de alimentação quando os amplificadores operacionais múltiplos são usados ​​em um único circuito. Se as conexões da fonte de alimentação fossem mostradas para todos os amplificadores op, as conexões da fonte de alimentação complicariam o esquema desnecessariamente.