comparadores electronicos

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Comparadores electrónicos

2.1 Introducción
En este capítulo se estudian los circuitos comparadores electrónicos con énfasis en los
comparadores regenerativos y en los comparadores monolíticos, amplificadores
operacionales con propósito específico de comparación. En efecto, los AOs pueden
actuar como comparadores cuando su ganancia en lazo abierto sea muy elevada y su
velocidad (SR) alta.
Lafunción del comparador consiste en cotejar dos tensiones, obteniéndose como
resultados dos posibles situaciones, correspondientes a los niveles alto o bajo. Ya vimos
en el capítulo 1 que en lazo abierto, el AO de propósito general se comporta como
detector de nivel y las tensiones alta y baja de salida corresponden a las de saturación del
componente. Precisamente es ésta la tercera limitacióncrítica a la hora de decidirse por
un AO de propósito general en una aplicación de comparación, ya que los niveles de
salida pueden no ser adecuados a la aplicación, como por ejemplo para direccional una
lógica TTL. El concepto de salida en “colector abierto” soluciona este problema.
El capítulo comienza estudiando las limitaciones en lazo abierto y luego se ven las
mejoras introducidas por larealimentación positiva y la salida en colector abierto.
2.2 Efectos del ruido sobre los circuitos comparadores
La Fig. 1 muestra el efecto de superponer una señal cuadrada a una sinusoidal en un
comparador no inversor basado en AO de propósito general. En general el ruido es un
proceso aleatorio, y la figura 1 debe considerarse con fines didácticos.
2.3 Realimentación positiva
La realimentación negativafuerza a un circuito a operar en la región lineal, y en nuestro
caso, con lo AOs considerábamos nula o casi nula la tensión diferencial de entrada al
componente. Por el contrario, la realimentación positiva fuerza la saturación, y en
consecuencia el desequilibrio entre las tensiones presentes en las entradas inversora y no
inversora del AO.

JJGDR-UCA

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Circuitos Analógicos Aplicados. Juan JoséGonzález de la Rosa

Fig. 1. Falsos cruces por cero provocados por una señal de ruido en un comparador no inversor
basado en AO de propósito general. Esta situación no es deseable en un comparador.

Los circuitos que incorporan la realimentación positiva se denominan comparadores
“regenerativos” o disparadores de Schmitt, en honor al investigador que los implantó. A
continuación empiezan losejemplos.
2.4 Detector de cruce por cero con histéresis
Por ahora se consideran AOs de propósito general. El primer circuito se muestra en la
figura 2. Se trata de un comparador inversor (entrada por la terminal inversora)
regenerativo (posee realimentación negativa).
12 V
Vi

Vo

+
-12 V

R 1=
100 kΩ
R 2=
10 kΩ

Fig. 2. Comparador regenerativo
inversor basado en AO de propósito
general. Suelen tomarsesiempre
R1=k×R2, múltiplos.

Para obtener la característica de transferencia se procede a partir de las dos posibles
situaciones de la salida. Siempre se cumple, mediante un sencillo divisor de tensión:
V + = Vo

2

R2
R1 + R 2

JJGDR-UCA

2 Comparadores electrónicos

Esta es la muestra de la salida que se introduce en la entrada del circuito (entrada no
inversora en este caso).
R2
R2
Vo=VH
++
V

= VH

V d = V − Vi = V H

R1 + R 2

R1 + R 2

− Vi > 0

Al crecer Vi provoca la conmutación en el punto
de conmutación superior para el cual Vd=0
Vo=VL

V + = VL

R2
R1 + R 2

V d = V + − Vi = V L

R2
− Vi < 0
R1 + R 2

Al disminuir Vi provoca la conmutación en el
punto de comunicación inferior para el cual Vd=0
La característica estática se muestra en la Fig. 3 y la evolución en el tiempopara entrada
triangular contaminada con ruido en la Fig. 4.
Vo

VH
VCI
VCTR

Vi
VCS

Fig. 3. Característica estática del circuito de la Fig.
2. En general de un comparador inversor con
histéresis

Fig. 4. Inmunidad frente al ruido de un comparador inversor con histéresis.

El circuito exhibe histéresis porque al pasar de un estado a otro (alto a bajo por ejemplo)
lo hace por un camino distinto del...