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Ein Komparator ist eine elektronische Schaltung, die zwei Spannungen vergleicht.

Inhaltsverzeichnis 1 Funktion 2 Anwendungen 3 Weblinks 4 Literatur

Funktion

Am Ausgang des Komparators steht ein Signal zur Verfügung, das anzeigt, welche der Eingangsspannungen höher ist — wenn die Spannung am positiven, nicht-invertierenden Eingang höher ist als die Spannung am negativen, invertierenden Eingang, so nähert sich die Ausgangsspannung der positiven Versorgungsspannung. Bei umgekehrten Verhältnissen geht die Ausgangsspannung gegen die negative Versorgungsspannung.

Ist eine Hysterese erwünscht, wird eine Positive Rückkopplung|Mitkopplung, das heißt positive Rückkopplung, eingesetzt. Diese bewirkt eine vom Ausgang, also vom vorherigen Zustand, abhängige Vergleichsspannung. Eine spezielle Form von Komparator mit Hysterese wird auch als Schmitt-Trigger bezeichnet.

Realisiert wird ein Komparator häufig als spezieller Operationsverstärker, der ohne Gegenkopplung, d. h. mit sehr hoher Verstärkung, betrieben wird. Herkömmliche Operationsverstärker, welche auf den linearen Betrieb mit Gegenkopplung ausgelegt sind, sollten nicht direkt als Komparator verwendet werden, da deren Erholzeiten aus der Sättigung meist zu lange bzw. undefiniert sind. Ausserdem besitzen fast alle Operationsverstärker intern einen Kondensator zur Frequenzgangskompensation, der die Verstärkung bei hohen Frequenzen reduziert. Genau das ist bei Komparatoren unerwünscht. Es existieren daher speziell für den Anwendungszweck als Komparator entwickelte integrierte Schaltungen, unter Bezeichnungen wie LM339 mit vier und LM393 mit zwei Komparatoren auf einem Chip, deren Verstärkerstufen nicht auf linearen Betrieb, sondern auf schnelles Umschalten und Kompatibilität zu Logikfamilie|Logikschaltkreisen hin optimiert sind.

Anwendungen

Komparatoren sind häufig eingesetzte Bausteine bzw. Schaltungselemente, z. B.

• Zweipunkt- und Dreipunktregler, z. B. Thermostate
• Triggerschaltungen, z. B. in Frequenzzählern und Oszilloskopen
• in Analog-Digital-Umsetzern
• in analogen Zeitgebern, z. B. Treppenhauslicht
• in Schaltnetzteilen zur Regelung und Strombegrenzung
• als Pulsweitenmodulator
• als Schutzschaltungen vor über/unterspannung

Weblinks

• Datenblatt des LM139/239/339 Komparators von National Semiconductor.
• Komparator-Erklärung beim "Elektronik-Kompendium"
• Vom Fensterkomparator zum Präzisions-Schmitt-Trigger

Literatur

• Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, Berlin: Springer 2002. ISBN 3-540-42849-6

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