Los comparadores son circuitos combinacionales capaces de comparar dos combinaciones presentes en sus entradas indicando si son iguales o diferentes; en caso de ser diferentes, indican cuál de las dos es mayor. Tienen tres salidas que indican el resultado de la comparación: A=B, A<B y A>B.
El procedimiento para comparar dos datos binarios consiste primero en comparar el bit más significativo de cada uno de ellos, si éstos son iguales, se compara el siguiente bit más significativo y así sucesivamente hasta encontrar una desigualdad que indica cuál de los datos es mayor o menor. Si se comparan todos los bits de ambos datos y no hay desigualdad entre ellos, entonces evidentemente son iguales.
Tipos De Comparadores
En muchas situaciones surge la necesidad de comparar dos señales entre sí, siendo una de ellas una referencia preestablecida por el diseñador. Los circuitos electrónicos destinados a esta función se denominan comparadores. Una aplicación práctica de los comparadores es la siguiente: por medio de sensores de nivel podemos detectar el estado de un recipiente de combustible líquido. Evidentemente, la señal de referencia se conecta a una de las entradas del comparador recibiendo la otra la señal de la variable controlada (en este caso, el nivel del recipiente). La Figura muestra el circuito elemental de un comparador no inversor con la señal de referencia puesta a tierra, y la Figura a respuesta del circuito.
Véase que los estados de la salida se conmutan cuando la señal de entrada pasa por cero, por lo que este circuito se denomina “detector de paso por cero”. La operación de un comparador es bastante sencilla: la alta ganancia del AOP en lazo abierto amplifica la diferencia de tensión existente entre sus entradas inversora y no inversora, con lo que la salida tomará el valor +Vsat o - Vsat según la diferencia sea positiva o negativa, respectivamente, es decir,
Diremos, para la primera condición, que el comparador trabaja en el primer cuadrante, y para la segunda, que lo hace en el tercero. A fin de mejorar la comprensión se presentan como ejemplo, en la Figura , las formas de onda de la entrada y al salida de un comparador no inversor. El segundo tipo básico de comparador que estudiamos es el inversor. En este caso la referencia esta conectada a la entrada no inversora y la señal de la variable que vamos a comparar en la inversora. En la Figura se halla este circuito (con la señal de referencia nuevamente a tierra) y en la Figura su respuesta. Este circuito también se denomina “detector de paso por cero”.
La operación de este circuito es análoga a la del anterior: cuando la diferencia de tensión entre sus entradas (inversora y no inversora) es negativa, la salida toma el valor +Vsat (operación en el segundo cuadrante), y cuando es positiva, la salida se pone a -Vsat (operación en el cuarto cuadrante). Esto es:
Normalmente, una pequeña diferencia de tensión del orden de 1 mV es suficiente para accionar el comparador conmutando su condición de salida. Evidentemente, los AOP’s de alta ganancia (AOP’s de instrumentación del tipo μA725), cuando se utilizan como comparadores, pueden amplificar señales de niveles bastante menores que 1 mV.
En los dos tipos de comparadores estudiados la señal de referencia era nula por estar conectada a tierra; ahora bien, es posible utilizar como referencia una señal vref ≠ 0. Observando la respuesta del circuito en la Figura se puede constatar que la conmutación de estados tiene lugar cuando el nivel de la señal que se quiere comparar (vi) alcanza el valor Vref, por lo que se denomina “detector de paso por nivel prefijado”. Así:
Comparador con referencia diferente a cero.
Todos los tipos de comparadores son casos particulares de una situación general, representada en la Figura 2.5, donde se tiene un AOP trabajando como comparador (lazo abierto). En la entrada inversora está conectada la señal v1, y en la no inversora la v2. Para el caso de señales instantáneas:
