Un comparatore elettronico è un dispositivo utilizzato per confrontare due tensioni o correnti e determinarne la differenza. È un componente essenziale in molti circuiti elettronici e può essere implementato utilizzando amplificatori operazionali (op-amp). Un amplificatore operazionale è un amplificatore di tensione ad alto guadagno che può amplificare una piccola differenza di tensione tra i suoi due terminali di ingresso.
L’amplificatore operazionale ha due terminali di ingresso, ovvero il terminale invertente (-) e il terminale non invertente (+). L’uscita dell’amplificatore operazionale è determinata dalla differenza di tensione tra i due terminali di ingresso. Se la tensione del terminale non invertente è superiore a quella del terminale invertente, l’uscita dell’amplificatore operazionale sarà alta e viceversa.
A questo proposito, si utilizza un comparatore per confrontare due tensioni e determinare quale sia la più alta. Quando la tensione sul terminale non invertente è superiore a quella sul terminale invertente, l’uscita del comparatore è alta. Al contrario, quando la tensione sul terminale invertente è superiore a quella sul terminale non invertente, l’uscita del comparatore è bassa.
Il principio del cortocircuito virtuale si applica quando l’amplificatore operazionale viene utilizzato come comparatore. In questo caso, la tensione sul terminale invertente è idealmente uguale alla tensione sul terminale non invertente. Questo perché l’amplificatore operazionale ha un guadagno molto elevato e qualsiasi differenza di tensione tra i due terminali di ingresso viene amplificata per produrre una tensione di uscita elevata. Pertanto, la tensione sul terminale invertente è virtualmente in cortocircuito con la tensione sul terminale non invertente.
Un comparatore a 4 bit ha quattro terminali di ingresso, due per ogni tensione da confrontare. I quattro terminali di ingresso sono denominati A0, A1, B0 e B1. Il comparatore confronta la tensione ai terminali A0 e A1 con quella ai terminali B0 e B1 e determina quale delle due è più alta. L’uscita del comparatore è un segnale binario che indica il risultato del confronto.
Lo scopo dell’innesco di Schmitt è quello di evitare che il comparatore oscilli quando il segnale di ingresso è rumoroso. L’innesco di Schmitt è un circuito che fornisce isteresi, il che significa che la sua tensione di uscita dipende non solo dalla tensione di ingresso ma anche dal suo stato precedente. Quando la tensione di ingresso supera una certa soglia, l’uscita del trigger di Schmitt passa allo stato alto. Tuttavia, quando la tensione di ingresso scende al di sotto di una soglia inferiore, l’uscita dell’innesco di Schmitt passa allo stato basso. In questo modo si evita che il comparatore commuti rapidamente avanti e indietro in presenza di rumore.
In conclusione, un comparatore elettronico è un componente essenziale in molti circuiti elettronici e può essere implementato utilizzando degli amplificatori operazionali. Il comparatore confronta due tensioni e ne determina la differenza. Il principio del cortocircuito virtuale si applica quando l’amplificatore operazionale viene utilizzato come comparatore. Un comparatore a 4 bit ha quattro terminali di ingresso e la sua uscita è un segnale binario che indica il risultato del confronto. L’innesco di Schmitt viene utilizzato per evitare che il comparatore oscilli in presenza di rumore.
Lo scopo di un inseguitore di tensione è quello di fornire una tensione di uscita uguale alla tensione di ingresso, senza amplificazione o attenuazione. Viene spesso utilizzato come buffer per isolare un ingresso ad alta impedenza da un’uscita a bassa impedenza. A differenza di un comparatore elettronico, non confronta due tensioni e non fornisce un’uscita basata sul risultato del confronto.
Per leggere un comparatore, occorre innanzitutto comprenderne il principio di funzionamento. Un comparatore elettronico confronta due tensioni di ingresso e indica quale è più grande. In genere ha due terminali di ingresso e un terminale di uscita. La tensione su un terminale di ingresso viene confrontata con quella sull’altro terminale di ingresso e il terminale di uscita diventa alto o basso in base alla tensione di ingresso più alta. Per leggere l’uscita, è possibile collegarla a un LED, a un cicalino o a un microcontrollore, che può quindi visualizzare il risultato su uno schermo o eseguire un’altra azione in base all’uscita.
Un amplificatore operazionale invertente è un tipo di comparatore elettronico che riceve una tensione di ingresso e produce una tensione di uscita che è l’inverso della tensione di ingresso. L’amplificatore operazionale invertente funziona amplificando la differenza tra la tensione di ingresso e una tensione di riferimento, quindi invertendo il risultato. L’inversione produce una tensione di uscita proporzionale alla differenza tra la tensione di ingresso e la tensione di riferimento, con la polarità della tensione di uscita opposta a quella della tensione di ingresso. Nel complesso, l’amplificatore operazionale invertente è un componente essenziale in molti circuiti elettronici e la sua capacità di amplificare e invertire i segnali lo rende uno strumento versatile per un’ampia gamma di applicazioni.