https://solectroshop.com/es/blog/comparadores-de-voltaje-manualmente-o-con-circuito-integrado-n114
Principio de funcionamiento del comparador
Ahora que ya sabes como funciona y como hacer un ejemplo, puede que te estés preguntando que hay realmente detrás de ese “triangulo” en los esquemas. ¿Cómo sería el esquema del símbolo del comparador de voltaje? Para los más curiosos, que no se conforman con entender el funcionamiento si no que queréis conocerlo, vamos a ver como está formado internamente un comparador de voltaje. En el siguiente esquema podemos ver a lo que equivale en resumen el triángulo, a una serie de transistores PNP (T1 y T2) y NPN (T3) junto a una resistencia (R1).
La entrada inversora va a la base del T1 y la no inversora a la del T2, mientras que la salida del circuito integrado (Wy) es el colector T3.
Los transistores T1 y T2 forman el llamado circuito diferencial, que se ubica en la entrada del comparador. Su ventaja es que le permite estudiar el voltaje diferencial, porque aquí solo es importante la diferencia de voltaje entre sus bases.
Si el voltaje en T1 es menor que en T2, el primer transistor se abre y el segundo se obstruye. Esto se debe a las propiedades del transistor PNP: se necesita un potencial base menor que el del emisor para abrirlo. La base T1 "tirará" del potencial del emisor por debajo de la base T2, causando que T2 se obstruya. Toda la corriente de la resistencia fluirá a través del colector T1.
Los transistores T1 y T2 compiten constantemente entre sí por la corriente de la resistencia R1. El que gana (es decir, comienza a conducir la corriente desde el emisor al colector) establece su voltaje emisor-base en aproximadamente 0,7 V. Si su "oponente" no está conduciendo, su voltaje emisor-base es menor.
Si, en la situación que se muestra a continuación, condujera un transistor T2 con un potencial base de 2.5 V, entonces su potencial de emisor sería 3.2 V, o 0.7 V más. Sin embargo, entonces el voltaje de la base del emisor del transistor T1, debido a que sus emisores están conectados, sería tanto como 3.2 V - 2 V = 1.2 V, por lo que conduciría una corriente mucho, mucho mayor.
Con el sistema de voltajes que acabamos de ver, T1 debe conducir. El potencial del emisor será de 2,7 V. Entonces, el voltaje de la base del emisor en el transistor T2 será de solo 2,7 V - 2,5 V = 0,2 V. Por lo tanto, T2 permanecerá obstruido. Toda la corriente de R1 fluirá a tierra a través del colector T1. No fluirá corriente hacia la base de T3 y este transistor también estará obstruido.
Ahora intercambiemos los cables que suministran voltaje a las entradas del comparador. El voltaje diferencial sigue siendo de 0,5V, pero su signo ha cambiado. Ahora el potencial de la base T2 es 2 V, y T1 - 2.5 V. De acuerdo con el razonamiento anterior, se puede concluir que T2 tendrá que abrirse. Su voltaje emisor-base será de 0,7 voltios, mientras que T1 será de 0,2 voltios, por lo que permanecerá obstruido.
Toda la corriente de la resistencia R1 fluirá a través del emisor T2 a la base T3. Este transistor, hasta ahora obstruido, podrá abrirse y, a través de su colector, podrá fluir corriente, por ejemplo, desde una resistencia adicional (más información sobre este tema en un momento), hacia la tierra del sistema. Si la corriente del colector es lo suficientemente baja, el transistor puede saturarse.
Por tanto, este circuito simple actúa como un verdadero comparador. Cuando el potencial de la entrada marcada con "+" es mayor que "-", el estado de salida es alto (transistor de salida obstruido). Si el potencial de entrada "-" es mayor que "+", entonces la salida estará en corto a tierra (transistor de salida abierto).
¿Qué es una salida de colector abierto?
El transistor que se conecta como el T3, que se deriva del colector, se llama salida de colector abierto (OC). La mayoría de los comparadores tienen esta salida. En general, se conecta una resistencia entre esta salida y el polo positivo de la fuente de alimentación, lo que permite obtener la tensión adecuada en la salida.
El colector abierto es un tipo de salida común en sistemas con solo dos estados, también llamados biestables. Uno de los estados, bajo, se indica poniendo en cortocircuito esta salida a la tierra del sistema, que se realiza mediante el transistor de salida incorporado. El segundo estado, llamado alto, es la obstrucción de este transistor. Se define como alto porque el colector de este transistor generalmente está conectado a una carga conectada en el otro lado a la línea de alimentación positiva. Cuando no fluye corriente a través de él, no hay caída de voltaje a través de él, por lo que el potencial de colector del transistor es igual al voltaje de suministro.
La ventaja de este tipo de salida es que la carga puede ser alimentada desde una tensión diferente a la del resto del sistema. Puede ser, por ejemplo, un relé con una bobina para un voltaje de 12 V, mientras que el resto de la electrónica recibe 5V. La conmutación de este relé se realizará en el estado bajo, después de la saturación del transistor de salida. A su vez, para apagarlo, basta con interrumpir el flujo de corriente (obstruyendo el transistor).
Resumen
Los circuitos comparadores de voltaje pueden resultarte muy útiles, sobre todo con sensores analógicos que funcionan traduciendo el valor de tensión en el valor de la magnitud correspondiente. Hemos visto los tipos de comparadores, sus características y su funcionamiento. Así como también como funcionan internamente y de que están compuestos, para entenderlos en profundidad. Esperemos que os hayan quedado claros y si tenéis alguna duda nos la hagáis saber.
Fuentes
https://sensoricx.com/electronica-de-control/comparador-de-voltaje-guia-completa/
https://unicrom.com/fuente-de-voltaje-variable-con-lm350k/
http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/comparador.html
https://forbot.pl/blog/kurs-elektroniki-ii-komparatory-napiecia-id9357
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