Comparator, Comparison Circuit   비교기, 비교 회로

(2023-05-03)

히스테리시스 이용 검출 회로, 비교기 IC


1. 비교기 (Comparator) 

  ※ 일반적으로, 두 물리량을 비교하는 장치


2. [전자회로]  비교기

  ㅇ ① 디지털 비교기, 크기 비교기 (Magnitude Comparator)
     - 두 수의 크기 비교에 따라, 3 상태 값 중 하나(큰가:A > B,작은가:A < B,같은가:A = B)를
       출력하는 조합논리 회로
        . 회로 기호 : 

  ㅇ ② 아날로그 비교기, 전압 비교기 (Voltage Compatrator)
     - 2개 전압의 크기를 비교하여, 준비된 2 상태 값(High, Low) 중 하나 만을 출력하는 회로
        . 2개 입력 전압이 크거나 작을 때, 두 상태값 중 하나가 출력됨
        . 통상, 하나의 기준 전압(VR)에 다른 전압을 비교함
     - 회로 기호 : 
     - 2개 입력을 비교하면서 (즉, 크거나 작거나를 판단함),
        . 판단 결과에 따른 출력 값은, 2 상태(High, Low) 중 하나 만을 출력 함
        . 따라서, 아날로그와 디지털 회로 간의 인터페이스에 많이 쓰임 (例, ADC 등)


3. [전자회로]  아날로그 준위의 검출 회로 例)

  ※ 통상, 연산증폭기피드백 없이, 단순하게 개방루프 회로로써 만 사용하면, 
     - 기준 전압과 입력 전압을 비교할 수 있는 비교기로써 동작 가능

  ㅇ 영 준위 검출 회로 (0 [V]) (Zero-crossing Detector, Zero-Level Detector)

     

     - Op Amp의 매우 큰 개방루프 전압이득 때문에,
        . 양의 입력 전압은 양의 포화 전압(+Vo(max))이 되고,
        . 음의 입력 전압은 음의 포화 전압(-Vo(max))이 됨

     - 한편, 영 준위 검출기는, 정현파 입력을 구형파 출력 발생 회로로써, 동작 가능
        . 구형파상승시간,하강시간Op Amp슬루율에 의해 결정됨

  ㅇ 특정 기준 준위 검출 회로 (VRef [V])

     히스테리시스 이용 검출 회로 (Comparator with Hysteresis)              ☞ 슈미트 트리거 참조

       

     - 용도 : 입력이 기준 준위 근처에서 변동될 때, 출력 상태가 불안정해지는 것을 방지
     - 방법 : 출력으로부터 정귀환을 입력에 걸어, 히스테리시스 특성을 갖게 함
        . 이때, 2개의 서로다른 문턱 전압({#V_{U},V_{L}#})을 갖는 히스테리시스 특성을 갖게됨
        . 한편, 비교기에 부귀환을 사용하게 되면, 출력이 오히려 불안정해짐
     - 착안 : 지나온 경로 마다 다르게 함 (히스테리시스 정귀환 사용)
        . 통상, 큰 값에서 작은 값으로 변할 때 보다, 작은 값에서 큰 값으로 변할 때에,
        . 기준 레벨을 더 높게함 
           
[# V_{U} = \frac{R_2}{R_1+R_2}(+V_{out(max)}) \\ V_{L} = \frac{R_2}{R_1+R_2}(-V_{out(min)}) \\ V_{HYS} = V_{H} - V_{L} #]
4. [전자회로] 아날로그 비교기의 주요 응용 ㅇ 레벨 검출 - 입력 전압이 어느 일정 레벨을 넘는 것을 감지할 때 주로 사용 ㅇ 사인파구형파 변환 - 사인파 입력을 구형파로 만드는 구형파 발생 회로 (PWM, D급 증폭기 등) 5. [전자회로] 아날로그 비교기의 IC 化 (비교기 IC) ㅇ 일반 Op Amp에 의한 것 보다, - 두 출력 상태 간 비교 및 스위칭이 더 빠르고, 잡음에도 강하게 제작됨 - IC 例) 311 비교기(LM311 single comparator), 339 비교기(LM339 quad comparator), 393 비교기(LM393 dual differential comparator) 등

조합논리회로
   1. 조합회로   2. 가산기   3. 곱셈기   4. 멀티플렉서   5. 인코더,디코더   6. 비교기   7. 패리티 발생기  
기초응용회로
   1. 비교기   2. 클리퍼(리미터)   3. 클램퍼   4. 피크 검출기   5. 오차 검출기   6. 반파,전파 정류기   7. 가산 증폭기   8. 미분기   9. 적분기   10. 진상/지상 회로   11. 샘플 홀드 회로  


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