(la videolezione) I comparatori analogici sono circuiti elettronici progettati per confrontare due tensioni in ingresso e generare un’uscita digitale in base a quale delle due tensioni sia maggiore. Di solito, uno degli ingressi funge da riferimento fisso, mentre l’altro proviene da un sensore o da un altro circuito. Il risultato è un segnale binario che indica se la tensione monitorata ha superato una certa soglia.
Alla base del loro funzionamento c'è spesso un amplificatore operazionale configurato per lavorare in saturazione. In pratica, quando la tensione presente sull’ingresso non invertente (+) è superiore a quella sull’ingresso invertente (−), il dispositivo genera un’uscita vicina al massimo della tensione di alimentazione. Se invece è inferiore, l’uscita sarà minima, prossima allo zero.
Esistono diverse varianti, ognuna pensata per uno scopo specifico. I comparatori con isteresi, ad esempio, includono un piccolo margine tra i livelli di commutazione, così da evitare oscillazioni indesiderate causate dal rumore. I comparatori a finestra verificano se una tensione rientra tra due valori predefiniti, utili per monitorare intervalli specifici. Quelli a livello, invece, confrontano un segnale con una soglia fissa.
I comparatori trovano impiego in una miriade di ambiti. Nei sistemi di sicurezza, permettono di rilevare sovratensioni o sottotensioni critiche. Nei circuiti sensoriali, aiutano a interpretare i segnali provenienti da sensori analogici. Possono generare onde quadre in oscillatori e sono parte essenziale nei convertitori analogico/digitale (ADC), dove trasformano valori continui in segnali digitali.
Un esempio pratico
Consideriamo un sistema per il controllo della temperatura in una stanza. Un termistore produce una tensione che varia al variare della temperatura. Il comparatore confronta questa tensione con una soglia impostata: se supera quel valore, si attiva automaticamente il sistema di raffreddamento. Un piccolo circuito, ma capace di automatizzare grandi funzioni.
Vantaggi e svantaggi
I comparatori sono apprezzati per la loro semplicità, velocità di risposta e affidabilità. Tuttavia, quelli privi di isteresi possono essere vulnerabili al rumore, causando commutazioni instabili. Inoltre, generano uscite solo a livelli logici, quindi non sono adatti per controlli analogici graduali.
Guarda anche la lezione pratica in laboratorio interattivo.
