Entrar

Login para a sua conta

Senha

Os comparadores de tensão encontram uma ampla gama de aplicações em controles, alarmes, sensores e muitos outros circuitos. Os tipos comuns como o LM339, LM239 e LM139 são usados em uma grande variedade de equipamentos excluindo amplificadores operacionais, que podem facilmente ser implementados como comparadores como o LM324 ou LM358. Veja neste artigo com usar os comparadores de tensão, além de circuitos práticos de aplicação.

Um comparador de tensão nada mais é do que um amplificador operacional de alto ganho ligado de forma a comparar uma tensão de entrada com uma tensão de referência.
A saída estará no nível alto ou baixo, conforme a tensão de entrada for maior ou menor que a tensão de referência.


Na figura 1 temos a configuração básica de um comparador típico em que além de um amplificador operacional, temos uma saída de potência com um transistor em coletor aberto.


Figura 1

Observe que a presença desse transistor exige que em todas as aplicações o componente não fique com a saída flutuante. Caso não exista nada ligado a ela, deve ser previsto um resistor “pull up”.

Nessa figura temos a operação do circuito com fonte simples, mas há também a possibilidade de se alimentar um comparador com uma fonte de alimentação simétrica conforme mostra a figura 2.


Figura 2

Com alimentação simétrica, a tensão de entrada para comparação tanto pode ser negativa quanto positiva.


Funcionamento

Conforme ilustra a figura 3, podemos usar a entrada positiva para fixar a tensão de referência através de um divisor formado por R1 e R2.


Figura 3

Partindo-se então do ponto em que a tensão de entrada é mínima (0 V), a tensão de saída será máxima (+V). Quando a tensão de entrada se igualar à tensão de referência, ocorrerá a comutação e a tensão de saída passará a zero. Essa tensão irá permanecer até a tensão de entrada atingir o valor máximo.

Quando a tensão de entrada cair, ao passar pelo valor de referência, haverá nova comutação e a saída irá ao nível máximo (+V), novamente. A figura 4 apresenta em um gráfico o que ocorre.


Figura 4


Outra forma de se utilizar o amplificador operacional é a exibida na figura 5, onde aplicamos a tensão de referência na entrada inversora (-).


Figura 5

Partindo-se de uma tensão nula de entrada, aplicada à entrada não inversora, temos uma tensão nula na saída. Quando essa tensão atingir o valor de referência, fixado pelo divisor R1/R2, a tensão de saída comutará e irá ao máximo (+V).

Essa tensão permanecerá alta até que, depois de alcançar o máximo, a tensão de entrada cairá, e novamente atingirá o valor de referência. Nesse ponto, o comparador comutará e sua saída irá a zero, conforme ilustra a figura 6.


Figura 6


Veja que, dado o alto ganho do operacional empregado, a comutação do comparador é muito rápida, não existindo praticamente a possibilidade de termos uma saída em um estado intermediário entre 0 e +V. Na verdade, observe a figura 7, existe um certo efeito do offset da tensão de entrada.


Figura 7

No entanto, essa inclinação na curva de comutação não afeta a maioria das aplicações.

Os comparadores de tensão também possuem uma certa histerese, o que significa que a tensão em que há a comutação na “ida” é diferente do ponto em que ocorre a comutação na “volta”, ou seja, quando a tensão de entrada varia em um sentido e noutro. A figura 8 mostra o significado dessa histerese.


Figura 8


No entanto para a maioria dos comparadores a histerese é muito pequena, da ordem de milivolts. Nas aplicações em que se deseja uma histerese maior, pode-se obter isso através de componentes externos.

Nessa figura demonstramos como é possível fazer isso com dois resistores adicionais.

Comparadores de Janela

Uma outra configuração muito útil que se obtém com o uso de dois comparadores de tensão é a do comparador de janela, vista na figura 9.


Figura 9


Esse comparador fornece uma saída quando a tensão de entrada se situa entre dois valores de referência, programados por uma rede divisora. Na figura 10 temos um gráfico que exibe o comportamento desse circuito, em que a tensão de saída dos dois comparadores estará no nível alto quando a tensão de entrada estiver entre os valores de referência.


Figura 10