Komparator mit Operationsverstaerker

Komparator mit Operationsverstaerker

Mit einem Operationsverstärker lässt sich ein Komparator bauen.

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Schema

So funktionierts

Komparator mit Operationsverstaerker

Mit einem Operationsverstärker und zwei Widerständen lässt sich einfach ein Komparator aufbauen. Die Widerstände sind als Spannungsteiler geschaltet und legen die Schaltspannung Vth (V Threshold) fest. Der Operationsverstärker vergleicht die Eingangsspannung mit Vth und je nach dem welche Spannung grösser ist, schaltet er seinen Ausgang auf high oder low.

Ist die Eingangsspannung grösser als Vth, gibt der Ausgang des Operationsverstärkers high aus. Der Operationsverstärker schaltet seinen Ausgang auf low, wenn die Eingangsspannung kleiner ist als Vth.

Bei einem Operationsverstärker mit Rail-to-Rail Ausgang, schaltet sich die Ausgangsspannung zwischen 0V und Vcc um. Der Gültige Eingangsspannungsbereich ist nur bei einem Operationsverstärker mit Rail-to-Rail Eingang über die ganze Spanne zwischen Vcc und GND.

Die Schaltung funktioniert auch in invertierender Form. Wer einen Komparator mit Hysterese braucht, wird hier fündig.

Das untenstehende Berechnungstool hilft dabei, Vth zu berechnen. Ausserdem kann eine Eingangsspannung angegeben werden und die Simulation zeigt den Ausgangszustand. Dabei wird angenommen, dass der Operationsverstärker Rail-to-Rail Eingänge und Ausgang hat und dass der Ausgang auf high springt, wenn die Eingänge gleich gross sind.


Parametereingabe

Berechnete Werte

Vcc=

Vth=

R1=

Vout=

R2=

Vin=

Analog zu Digital Wandler

Der Komparator macht aus einem analogen Signal ein digitales Signal. Er ist deshalb ein AD Wandler mit 1 Bit Auflösung.


Komparator vs Operationsverstärker

Obwohl man aus jedem Operationsverstärker einen Komparator machen kann, empfiehlt es sich unter Umständen, einen richtigen Komparatorbaustein einzusetzen. Dies vor allem wenn:

  • Das Eingangssignal eine hohe Frequenz hat
  • Nur kurze Schaltverzögerungen zulässig sind
  • Eine kleine Slew Rate benötigt wird
  • Der Ausgang mit einem hohem Strom belastet wird
  • Der Ausgang mit eine Kapazität treiben muss



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