4.11 Συγκριτής
Μερικές φορές είναι απαραίτητο να συγκρίνουμε δυο τάσεις για να προσδιορίσουμε ποια είναι η μεγαλύτερη η να καθορίσουμε ένα κατώφλι λειτουργίας. Ένα παράδειγμα είναι ο ηλεκτρονικός θερμοστάτης που μετατρέπει τη θερμοκρασία σε τάση. Όταν η τάση που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία του δωματίου είναι η μικρότερη τάση της επιθυμητής θερμοκρασίας και αντιστοιχεί σε ορισμένη θέση-κατώφλιο του θερμοστάτη, το σύστημα δημιουργεί ένα σήμα διαφοράς που θέτει σε λειτουργία το καλλοριφέρ.
Η συνθετότερη περίπτωση είναι ο συγκριτης κόρου, που είναι ένας διαφορικός ενισχυτής με ΤΕ και εικονίζεται στο Σχ.4.17. Όταν η τάση εισόδου Ui είναι μεγαλύτερη από την τάση αναφοράς Va (Ui > Va) η τάση εξόδου είναι θετική, ενώ αν η Ui < Va, η τάση εξόδου είναι αρνητική. Επειδή ως γνωστό, ο ΤΕ έχει μεγάλη ενίσχυση η έξοδος οδηγείται αμέσως στον κόρο. Έτσι, η τάση εξόδου παίρνει τη θετική τιμή κόρου, ίση με τη μια τάση τροφοδοσίας +VCC, ή την αρνητική τιμή κόρου, ίση με την άλλη τάση τροφοδοσίας -Vcc, ανάλογα με το αν Ui > Va ή Ui < Va, Σχ.4.17 β. Η αντιστοίχηση αυτή μπορεί να λειτουργεί και αντίστροφα, Σχ.4.17γ, δ.
Όταν η είσοδος μεταβάλλεται περνώντας από την τάση αναφοράς Va, δημιουργείται στην έξοδο μια μετάβαση από τη μια τιμή/κατάσταση στην άλλη, μόλις η τάση εισόδου u διέρχεται από τον άξονα της τάσης Va. Δηλαδή, τη μια χρονική στιγμή η τάση εισόδου μπορεί να είναι μικρότερη από την τάση αναφοράς, ενώ την επόμενη στιγμή συμβαίνει το αντίθετο. Στην ιδανική περίπτωση, η έξοδος θα άλλαζε ακαριαία από τη θετική τιμή της τάσης κόρου, V+ = Vcc, στην αρνητική της τιμή V- = - Vcc. Στην πράξη όμως, απαιτείται πάντα ένας μικρός χρόνος για να αλλάξει κατάσταση ο ΤΕ. O χρόνος αυτός καλείται χρόνος απόκρισης tr και οφείλεται στα φαινόμενα παρασητικής χωρητικότητας του κυκλώματος. Τυπική τιμή αυτού του χρόνου απόκρισης είναι λίγα μs. Πχ. στον ΤΕ 741 ο χρόνος αυτός είναι γύρω στα 40 μs.
Προκειμένου να επιτευχθουν ειδικές επιδόσεις, κατασκευάζονται ειδικοί συγκριτές.
Τέτοιος είναι ο συγκριτής 710 που είναι ΤΕ ειδικά σχεδιασμένος για να έχει πολύ μικρό χρόνο απόκρισης, είναι μικρότερος από 40 ns και λειτουργεί με τάσεις τροφοδοσίας +12 V και -6 V. Η έξοδος του μεταπηδά μεταξυ +3.2 V και -0.6 V, ώστε να μπορεί να λειτουργεί με λογικά συστήματα TTL και DTL.
Μερικές φορές, μπορεί να υπάρχει στους συγκριτές το λεγόμενο πρόβλημα "τρέμουλου" είναι ιδιαίτερα σημαντικό αν το σήμα εισόδου έχει αρκετό θόρυβο. Στην περίπτωση αυτή αντί να έχουμε μια άμεση και απλή μετάβαση από τη μια κατάσταση στην άλλη, όταν η u περνάει την τάση Va, μπορεί να εμφανιστεί μια γρήγορη ταλάντωση από τη μια κατάστάση στην άλλη. Το φαινόμενο αυτό αποφεύγεται αν δημιουργήσουμε μια υστέρηση Δν στη χαρακτηριστική του συγκριτή.
Τα παραπάνω γίνονται κατανοητά με το Σχ.4.18 που δείχνει το συγκριτή 710 με υστέρηση 50 mV. Όπως παρατηρούμε στη μη αναστρέφουσα είσοδο του διαφορικού ενισχυτή, εφαρμόζεται θετική ανασύζευξη μέσω της οποίας καθορίζεται ακριβώς η επιφερόμενη υστέρηση. Όταν η έξοδος του συγκριτή αλλάζει κατάσταση, η επίδραση της θετικής ανασύζευξης προκαλεί μεταβολή της τάσης αναφοράς, τέτοια ώστε να χρειάζεται μια σχετικά μεγάλη μεταβολή του σήματος εισόδου για να αναστραφεί η κατάσταση της εξόδου. Έτσι, το πλάτος των ενδεχομένων διακυμάνσεων της τάσης εισόδου δεν επαρκεί για να εκδηλωθούν οι ταλαντώσεις «τρέμουλου».
Η υστέρηση του συγκριτή δίνεται από τη σχέση:
όπου ΔVo είναι η διαφορά μεταξύ των δύο καταστάσεων της τάσης εξόδου, δηλ. ΔVo = V+ - V-
Αντικαθιστώντας τις αριθμητικές τιμές του κυκλώματος, προκύπτει:
ΔV = (0.220ΚΩ/(0.220ΚΩ+15ΚΩ)) * 3.8 V ~=50mV
