Schakeling die twee ingangsspanningen vergelijkt en het resultaat als binaire H of L afgeeft. Ook een basisbouwsteen van AD-omzetters.
Japanse benaming: コンパレータ
“Comparator” komt voor in 8 oefenvragen uit 5 onderwerpen, bijv. Analoge en elektronische schakelingen, Halfgeleiders voor auto's en functionele veiligheid, A/D- en D/A-conversie.
Vakgebied: Analoge en elektronische schakelingen
Beide hebben een differentiële ingang en een zeer hoge versterking, maar ze zijn geoptimaliseerd voor tegengestelde taken. Een opamp is ontworpen voor stabiel lineair bedrijf met tegenkoppeling en herstelt traag zodra zijn uitgang verzadigd raakt. Een comparator werkt in open lus, staat vrijwel altijd verzadigd tegen de ene of de andere voedingsrail en is gebouwd om snel te schakelen en netjes te herstellen, vaak met een open-drain-uitgang of een uitgang op logisch niveau die digitale ingangen rechtstreeks aanstuurt. Een opamp als comparator gebruiken werkt voor trage signalen, maar geeft meestal een lange en onvoorspelbare propagatievertraging.
Wanneer een ruisig of langzaam veranderend ingangssignaal rond de drempel blijft hangen, kan een gewone comparator vele keren omklappen doordat ruis heen en weer over de drempel gaat; dit probleem heet chattering. Door meekoppeling toe te voegen ontstaan twee drempels: een hogere voor een stijgend ingangssignaal en een lagere voor een dalend ingangssignaal. Het verschil daartussen, de hysterese, moet groter zijn dan de ruisamplitude. Deze schakeling is een schmitttrigger, ook verkrijgbaar als logische poorten zoals de 74HC14, en wordt gebruikt voor schakelaaringangen, nuldoorgangsdetectie en RC-relaxatieoscillatoren.
De ingangsoffsetspanning bepaalt hoe ver de ingangen uit elkaar moeten liggen voordat de beslissing betrouwbaar is, en in een ADC verschijnt die direct als offsetfout. De propagatievertraging, vaak gespecificeerd bij een bepaalde input overdrive, bepaalt de maximale snelheid; een kleine overdrive geeft een langere vertraging. Het common-mode-ingangsbereik, de voedingsstroom en het uitgangstype maken het beeld compleet. In ADC's zijn comparators meestal geklokt: een voorversterker gevolgd door een regeneratieve latch van kruislings gekoppelde inverters die een minuscuul verschil versterkt tot volledige logische niveaus. Als het ingangsverschil extreem klein is, kan de latch te lang nodig hebben om tot een beslissing te komen; dat is metastabiliteit.
Elke analoog-digitaalomzetter eindigt in beslissingen van comparators, en de architecturen verschillen in hoeveel ze er gebruiken. Een flash-ADC heeft 2^N − 1 comparators nodig, zeven voor 3 bits en 255 voor 8 bits, wat hem snel maar energieverslindend maakt. Een successive-approximation-ADC (SAR) gebruikt één comparator N keer opnieuw en vergelijkt de ingang met een interne DAC, te beginnen bij de meest significante bit. Pipeline-ADC's gebruiken per trap enkele comparators met redundantie voor digitale correctie, en kolomparallelle ADC's in beeldsensoren combineren een comparator met een teller tegen een gedeelde ramp.
Antwoord: B. Hij vergelijkt twee ingangsspanningen en geeft het resultaat als tweewaardig signaal (H of L)
Een comparator bepaalt welke van twee ingangsspanningen groter is en geeft een tweewaardige uitgang H of L. Anders dan een op-amp wordt hij zonder negatieve terugkoppeling gebruikt en is hij ontworpen om snel uit verzadiging te herstellen; met bijvoorbeeld een open-drain-uitgang kan hij rechtstreeks op logica worden aangesloten. Hij wordt gebruikt voor beslissingen in AD-converters, bewaking van over- en onderspanning en nuldoorgangsdetectie. Om te voorkomen dat de uitgang door ruis heen en weer springt, wordt soms hysterese toegepast.
Voor trage, niet-kritische signalen werkt dat vaak, maar opamps herstellen traag uit verzadiging en leveren mogelijk geen schone logische niveaus, dus een speciale comparator is beter wanneer snelheid of schone flanken belangrijk zijn.
Hysterese geeft aparte drempels voor stijgende en dalende signalen, zodat ruis rond het schakelpunt de uitgang niet herhaaldelijk kan laten omklappen.
2^N − 1, dus een 3-bit flash-ADC heeft er 7 nodig en een 8-bit flash-ADC 255.
Een comparator bepaalt welke van twee ingangsspanningen groter is en geeft een tweewaardige uitgang H of L.
Welke uitspraak over de werking van een comparator is juist?Dit is de basis van de analyse van op-ampschakelingen, maar het geldt niet als de uitgang verzadigd is of bij schakelingen met positieve terugkoppeling (comparator).
Hoe heet de eigenschap dat in een ideale op-ampschakeling m…Hij wordt gemaakt door positieve terugkoppeling op een comparator toe te passen, en er bestaan ook logica-IC's zoals de 74HC14.
Welke schakeling heeft verschillende drempels voor stijgend…Voor een N-bits conversie zijn N vergelijkingen nodig en volstaat één comparator.
Welke uitspraak over de werking van een successive-approxim…Vaak wordt het single-slopetype gebruikt dat met een comparator en een teller omzet, en correctie van de spreiding per kolom is belangrijk.
Welk belangrijk voordeel van de methode, toegepast in veel …Operationele versterker (op-amp) Negatieve terugkoppeling Virtuele kortsluiting (virtual short) Schmitt-trigger SAR-ADC (successive approximation) Oversampling ΔΣ-ADC (delta-sigma-ADC) CMOS Lockstep-CPU Veiligheidsmechanisme