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Devuelve un valor booleano dependiendo de si la entrada "+" es mayor que la entrada "-" . El circuito interno es idéntico al del operacional. Sin embargo, en los comparadores no es necesaria la compensación en frecuencia, ya que en su esquemático encontramos un condensador que actúa de este modo. Otra diferencia que encontramos en el comparador respecto al operacional es que a su salida encontramos un transistor en colector abierto, mientras que en el operacional encontramos una salida abierta.

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A diferencia del comparador, el operacional devuelve un valor analógico, concretamente la diferencia entre las dos entradas multiplicada por el factor de ganancia del propio amplificador. El factor de ganancia tiende a infinito, por lo cual la salida sería infinito o menos infinito, cosa que en la vida real desgraciadamente para nosotros los ingenieros no ocurre.

IMPORTANTE:  Se puede usar los operacionales como comparadores, pero nunca los comparadores como operacionales

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Una de las aplicaciones más sencillas de los comparadores sin realimentación es el detector de cruce por cero. Como bien indica su propio nombre, este comparador se encarga de alertar sobre el cruce por una tensión de 0V, disponiendo de una salida positiva cuando la entrada  se sitúa por encima de 0V y, al contrario, presentando una saluda negativa cuando la señal de entrada se sitúa por debajo de los 0V.

Este tipo de comparadores no es adecuado para una señal de baja frecuencia o con ruido añadido. Para ello se utiliza en comparador de Schmitt que se comenta a continuación.

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El concepto principal de este comparador es el de establecer un margen de ruido para intentar corregir la señal, ya que normalmente contiene ruido y algunas perturbaciones las cuales no nos interesan.

Para evitar estos casos se usan comparadores con realimentación positiva, en su defecto, el comparador de Schmitt.  La tensión de disparo depende del estado anterior, del “historial” de la señal, y cambia según venga de valores negativos o de positivos. Al final acaba teniendo dos tensiones de disparo, en este caso simétricas, que nos dejan una histéresis. La histéresis es la diferencia entre la tensión de disparo alto y la baja, y es la responsable de que no se presenten transiciones múltiples alrededor de las tensiones de transición. Los dos valores sobre los cuales se realiza la transición (comparación) son ajustables.

DEFINICIÓN

Histéresis: es el término que se usa para describir el comportamiento de un sistema en el cual la cantidad de salida depende tanto de los parámetros externos que actúan en el sistema como del estado previo del sistema.

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7. Electrónica Analógica: Trigger Schmitt

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8. Electrónica Analógica: Trigger de Schmitt (II)

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Se utiliza para saber si una señal se encuentra entre dos valores de referencia, es decir entre una ventana de valores. En la imagen se observan 2 comparadores, pero también podrían sustituirse por operaciones y diodos, lo cual es menos común pero también se utiliza.

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Se mantiene la señal de pico durante un rato para que sea manejable y se pueda medir. El problema que se observa es que necesitamos una corriente y 0.7V para polarizar el diodo, lo cual para pequeñas señales no sirve.

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Disponen de 2 diodos zener los cuales limitan  la tensión hasta la tensión zener (típicamente 0.7V). Considerando el diodo zener situado más a la izquierda como "D1" y el otro como "D2", la explicación del funcionamiento sería la siguiente:  Cuando vin > 0 (cuando cruza por cero), vo empieza a aumentar en sentido negativo hasta que D1 se polariza directamente y D2 inversamente. En ese momento, vo se queda fijado y tenemos el máximo valor negativo a la salida de vo = (vz + vD1). Cuando vin es cero y empieza a disminuir, vo empieza a subir hasta que D2 se polariza de forma directa y D1 de forma inversa, de tal forma que el máximo valor negativo a la salida de vo = (vz + vD2).

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Los rectificadores de pequeña señal pueden rectificar señales del orden de milivoltios, al revés que un diodo. Esto es porque la ganancia tan grande que se tiene en lazo abierto ajusta la tensión para polarizar el diodo y que actúe como un diodo ideal (de hecho, por realimentación, los 0,7 voltios del diodo se ven divididos por la ganancia en lazo abierto). Esta configuración consigue rectificar cualquier señal por pequeña que sea.

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Diferentes ganancias en distintas zonas. Los circuitos de generación de funciones se utilizan para crear características de transferencia arbitrarias. Éstas pueden utilizarse para una variedad de propósitos, incluyendo la linealización de un transductor o el modelado del seno. De hecho, muchos generadores de señales de laboratorio modernos no crean directamente una onda sinusoidal, sino que generan una onda triangular y la hacen pasar a través de un circuito de función, que luego producirá la onda sinusoidal deseada. En esencia, un circuito de función da diferentes ganancias a diferentes partes de la señal de entrada.

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Colecciones de circuitos que nos dan algunos fabricantes para facilitarnos el trabajo a la hora de diseñar nuestros circuitos.

National AN-31 amplifier circuit collection:

https://web.ece.ucsb.edu/Faculty/rodwell/Classes/ece2c/resources/an-31.pdf

Analog Devices AN-1061 amplifier circuit collection:

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/28080533AN106.pdf