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COMPARATORI

 

COMPARATORE  NON INVERTENTE

 

I comparatori sono degli apparati che confrontano due segnali di cui uno , di norma , è un segnale di riferimento . Conoscendo il valore del segnale di riferimento (V1) e analizzando il valore dell’uscita si deduce quanto vale , istante per istante , il segnale variabile ( Vs

 

      

 

 

Vediamo come si realizza un comparatore facendo uso di un A.O.In fig. C.o1  e C.o2 . Come si vede dai circuiti l’A.O . viene usato nella configurazione ad anello aperto .

 

1.  Indichiamo con V1( Battery) il segnale di riferimento della batteria.

2.  Indichiamo con Vs il segnale variabile triangolare . 

             si ha :

Vout  =  A ( Vs – V1 )  =  + o – Vcc.

  dato che l’A.O va in saturazione .

Si avrà

·     

·    se   Vs > V1   si avrà  Vout  =  + Vcc  .

·    se  Vs  < V1   si avrà   Vout  =  -  Vcc .

·     

 

 

In fig.Co1 è graficato quanto detto .

 

Osservando il valore dell’uscita si può conoscere se il valore del segnale variabile è più piccolo o più grande del valore del segnale di riferimento . I

Infatti quando il segnale posto sul morsetto  invertente ( + ) supera il valore del segnale posto sul morsetto non invertente ( - ) l’uscita va a  + Vcc  ; Quando invece il valore del segnale posto sul morsetto invertente è inferiore a quello posto sul morsetto non invertente l’uscita va a – Vcc. Le commutazioni avvengono nei punti di intersezione dei due segnali Vs e V1.

In questo modo si realizza un comparatore invertente .

COMPARATORI

 

COMPARATORE INVERTENTE .

Se i segnali d’ ingresso , Vs e V1  vengono   messi come in fig.C02 ovvero V1 di riferimento sul morsetto “ + ” e Vs variabile sul “ – “ si ottiene un’ altro comparatore chiamato comparatore  invertente.   La logica di comportamento è del tutto identica : si confrontano i due segnali ( V1,Vs) e quando prevale il segnale posto sul morsetto  “ + “, in questo caso V1 ( Battery) ,  l’uscita assume un valore alto + Vcc ; quando prevale il segnale posto sul “ – “ ( Vs) , l’uscita commuta verso il basso –Vcc .

 

Vout  =  A ( V+  – V- )  = A ( V1  – Vs)  .

Sarà :

 

Vout = + o – Vc .

 dato che l’A.O va in saturazione , si avrà :

 

 

·    se   Vs > V1   si avrà  Vout  =  - Vcc  .

·    se  Vs  < V1   si avrà   Vout  =  +  Vcc .

 

 

 

 

Indichiamo con V1 il segnale di riferimento della batteria posto sul “ + “.

Indichiamo con Vs  il segnale variabile triangolare posto sul morsetto “ – “  . 

L’uscita Vout avrà un andamento opposto al caso precedente. In fig.

 

 

 

 

Le possibili applicazioni dei comparatori sono molteplici. Ogni qualvolta si devono confrontare due grandezze ,  è possibile usare un comparatore . Se , per esempio si vuole segnalare quando il livello di un liquido ( benzina ? ) supera o scende sotto un punto stabilito si può impiegare un comparatore. Si può fare così : il  livello del liquido funge da segnale variabile ; il punto stabilito funge da segnale di riferimento ; l’uscita del comparatore viene  collegata ad un segnalatore luminoso . Quando il livello del liquido supera o scene sotto il livello di riferimento l’uscita commuta ( passando a  +  o –Vcc ) allarmando un segnalatore  . Si rivela così quando il  segnale variabile supera  o scende sotto rispetto a quello di riferimento

 

 

 

 

 

 

 Se si desidera  segnalare quando il livello del liquido è compreso in  un certo range  si può usare un comparatore a finestra  : Si pongono due livelli di riferimento su due comparatori distinti .

Quando il segnale variabile supera il livello superiore o diminuisce oltre il livello inferiore l’ uscita commuta . Questa collegata ad una sirena o ad una lampada segnala la situazione di possibile pericolo.

Le situazioni viste sono solo alcuni esempi  di possibili applicazioni . Talvolta accade però che un solo livello di riferimento non è soddisfacente . Supponiamo , infatti , di mettere un comparatore con un livello di riferimento Vr , e di avere un segnale variabile come in fig. Intorno al valore del segnale di riferimento si possono innescare dei disturbi indipendenti dal segnale variabile oggetto di osservazione . In tal caso il comparatore commuta in continuazione passando da + Vcc a – Vcc ed allarmando in maniera non voluta . Si può ovviare a questo inconveniente tramite un comparatore con isteresi che viene chiamato comparatore di Schmitt .