Komparator (Bsp. LM393)
Ein Komparator vergleicht zwei (analoge) Eingangsspannungen miteinander. Ist die Spannung am invertiert Eingang (IN-) größer schaltet der Ausgangs-Transistor im Komparator OUT auf GND. Ist die Spannung am Eingang IN+ größer öffnet der Ausgangs-Transistor (Open Drain). Um im geöffneten Zustand eine positive Spannung am Ausgang zu erhalten wird OUT meist mit einem PullUp-Widerstand mit VCC verbunden.
Ein Komparator ist ein Operationsverstärker der für den Spannungsvergleich optimiert ist. Es reicht eine sehr kleine Spannungsdifferenz aus um den Komparator zu schalten. OUT schaltet dabei digital von einem in den anderen Zustand und kann damit direkt von weiteren Logic-Gates oder eine Mikrocontroller weiterverarbeitet werden.
Der Spannungsunterschied an den beiden Eingängen (IN+ und IN+) muss mindestens ca. 5mV sein, damit der Ausgang (OUT) umschaltet. In die beiden Eingänge fließt nur ein vernachlässigbarer Strom (ideal ∞ Ω). Der Ausgang kann mit etwa 20mA belastet werden (Sink Current).
Ein komplett anderes Bauteil ist ein Logic Komparator der Binärwerte miteinander vergleicht. Dieses Digitalbaustein wird hier beschrieben.
Schaltung
Durch einen Spannungsteiler von je 5KΩ liegt an dem Eingang IN+ bei einer Versorgungsspannung VCC von 5V eine Spannung von 2,5V an.
OUT ist damit abhängig von der Eingangsspannung IN-. Ist diese geringer als 2,5V ist der Ausgang "offen". Über den PullUp-Widerstand von 2KΩ wird der Ausgang jedoch auf 5V gezogen.
Erhöht sich wie im Video gezeigt IN- auf über 2,5V wird OUT durch den Komparator auf GND gezogen und die LED leuchtet. Schön zu sehen ist auch der sehr kleine Übergangsbereich von wenigen mV bei den der Komparator nicht sicher umschaltet (flackern der LED).