Comparator, Comparison Circuit   비교기, 비교 회로

1. 비교기 (Comparator) 

  ※ 일반적으로, 두 물리량을 비교하는 장치


2. [전자회로]  비교기

  ㅇ ① 디지털 비교기, 크기 비교기 (Magnitude Comparator)
     - 두 수의 크기를 비교하에, 준비된 3 상태 값(G: A > B,E: A = B,L: A < B) 중 하나 만을
       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 대해, 다른 전압의 크고작음을 비교함(판단함)
     - 회로 기호 : 
     - 용도 : 아날로그와 디지털 회로 간의 인터페이스에 많이 쓰임 (例, ADC 등)


3. [전자회로]  아날로그 준위의 검출 회로 例)

  ※ 통상, 연산증폭기를 피드백 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
        . 구형파의 상승시간,하강시간은 Op Amp의 슬루율에 의해 결정됨

  ㅇ 특정 기준 준위 검출 회로 (VRef [V])

     

  ㅇ 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 사인파 → 구형파 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