a operação

Neste vídeo, abordaremos circuitos que utilizam um amplificador operacional para comparar a amplitude de um sinal com a amplitude de outro sinal ou com uma tensão de referência. Esses analógicoscomparadorcircuitos podem produzir sinais de saída que são compatíveis com componentes digitais.

Um amplificador operacional é um amplificador de alto ganho com um estágio de entrada diferencial. No entanto, a maioria dos circuitos de amplificadores operacionais não possui alto ganho e não realiza amplificação diferencial. Em vez disso, usamos feedback negativo para transformar um amplificador diferencial de alto ganho em um circuito de alto desempenho e fácil de usar que amplifica sinais individuais referenciados ao solo.

A única aplicação comum de amplificador operacional que usa o dispositivo em sua configuração original de entrada diferencial de alto ganho é o comparador de tensão. O objetivo de um comparador de tensão é gerar um sinal de saída que corresponda à relação maior ou menor entre as tensões nos terminais de entrada do amplificador operacional.

Se pensarmos na saída do comparador como um sinal digital, podemos dizer que o comparador gera uma lógica alta quando a tensão na entrada não inversora é maior que a tensão na entrada não inversora e uma lógica baixa quando a tensão na entrada não inversora é maior que a tensão na entrada não inversora. -entrada inversora é menor que a tensão na entrada inversora.

A operação do comparador ocorre como resultado natural do ganho extremamente alto do amplificador operacional. Conforme mostrado no diagrama abaixo, o ganho total (AOL) é aplicado à diferença entre a tensão no terminal de entrada não inversora e a tensão no terminal de entrada inversora.

\[V_{OUT} = A_{OL} \times (V_{IN+} - V_{IN-}) = A_{OL} \times V_{DIFF}\]

Assim, mesmo um VDIFF positivo muito pequeno fará com que a saída do amplificador operacional sature na ou perto da tensão de alimentação positiva, e mesmo um VDIFF negativo muito pequeno fará com que a saída sature na ou perto da tensão de alimentação negativa. Se o negativo da alimentação estiver conectado ao terra, o comparador produz um sinal digital que varia entre lógica baixa (≈0 V) e lógica alta (≈VCC, que pode ser 3,3 V ou 5 V).

Embora os amplificadores operacionais possam ser usados ​​como comparadores, é importante entender que os amplificadores operacionais típicos não são otimizados para esse tipo de funcionalidade - malha aberta, a saturação trilho a trilho é muito diferente da amplificação de sinal baseada em feedback negativo. Se você deseja melhorar o desempenho do seu circuito comparador, pode usar um amplificador IC vendido especificamente como comparador.

Uma aplicação de comparador comum está produzindo um sinal de saída que indica se um sinal de entrada está acima ou abaixo de uma tensão limite especificada. Por exemplo, você pode querer desativar manualmente um dos componentes em uma placa de circuito quando sua tensão de alimentação cair abaixo de 3 V.

Esses tipos de tarefas do comparador são realizados gerando uma tensão de referência e usando essa tensão como uma das entradas do comparador. Se você precisa de um limite extremamente preciso, pode usar um CI de referência de tensão, mas em muitos casos um divisor resistivo é adequado.

A topologia do comparador de malha aberta discutida até agora tem uma limitação séria: o ruído fará com que o amplificador operacional produza transições de saída espúrias quando o VDIFF estiver próximo de 0 V.

Por exemplo, digamos que um microcontrolador precise executar um bloco de código toda vez que um sinal periódico do sensor exceder uma tensão limite. Usaremos um comparador para gerar um sinal que inicia a execução desse bloco de código.

No entanto, quando o sinal do sensor se aproxima do limite, variações de pequena amplitude e alta frequência podem fazer com que o sinal se mova rapidamente acima e abaixo do limite. Isso faz com que VDIFF varie entre valores negativos e valores positivos e isso, por sua vez, leva a várias transições de saída. Essas transições são indesejáveis ​​porque representam comportamento de ruído em vez do comportamento do sinal de entrada "autêntico".

O problema de transições de saída espúrias é resolvido incorporando