비교기: 낮음, 같음, 높음
판단을 내리는 전압
비교기는 두 전압을 비교해 높은 출력이나 낮은 출력을 선택합니다. 기준 전압은 비교 대상이고, 임계값은 판단이 바뀌는 입력값입니다.
실험대
회로 설정을 바꾸고 측정값을 예상한 뒤 과제를 확인하세요. 학습용 모델이며 각 수업에서 가정을 설명합니다.
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동작 원리
출력 0 V와 5 V의 이상적인 비반전 비교입니다. 입력이 같으면 낮은 출력을 주도록 정했습니다. 오프셋, 잡음, 응답 지연과 출력 부하는 생략하며 특정 칩을 재현하지 않습니다.
Vin은 입력 전압, Vref는 기준, Vout은 출력입니다. + 입력에는 Vin, − 입력에는 Vref가 들어갑니다. 이 표시는 비교 방향이며 전하가 아닙니다. Vin > Vref이면 Vout = 5 V, 그렇지 않으면 Vout = 0 V입니다. 차이 ΔV = Vin − Vref는 상태를 고르지만 출력 전압 자체는 아닙니다.
난이도
만들기 · 회로 만들기
입력 2 V, 기준 2.5 V로 전원을 켜세요. 낮은 출력 0 V를 읽어 보세요.
힌트가 필요한가요?
Vin = 2 V; Vref = 2.5 V → Vout = 0 V
탐구하기 · 경계 살펴보기
기준 2.5 V를 유지하고 입력을 정확히 2.5 V로 맞추세요. 모델의 같음 규칙인 출력 0 V를 찾아보세요.
힌트가 필요한가요?
Vin = Vref = 2.5 V → Vout = 0 V
스스로 풀기 · 문제 해결
기준 2.5 V를 유지하고 입력을 3 V로 맞추세요. 출력을 높은 5 V로 만드세요.
힌트가 필요한가요?
Vin = 3 V; Vref = 2.5 V → Vout = 5 V
추가 읽기와 회로 레시피
판단을 내리는 전압
물이 높아질수록 전압이 오르는 탱크 센서를 생각해 보세요. 비교기는 “얼마나?”를 “선택한 한계보다 높은가?”로 바꿉니다. 센서를 바꾸지 않고 기준으로 한계를 고를 수 있습니다. 탱크는 비유이며 이 실험은 전압만 비교합니다.
ΔV = Vin − Vref; Vin > Vref → Vout = 5 V; Vin ≤ Vref → Vout = 0 V
고정된 5 V 전원이 출력 에너지를 제공합니다. 입력은 상태만 고르므로 작은 차이가 훨씬 큰 출력 변화를 선택할 수 있습니다.
유용한 규칙
기준 2.5 V에서는 입력 2.6 V와 4 V가 모두 같은 출력 5 V를 만듭니다. 비교기는 경계의 어느 쪽인지 알려주며 얼마나 먼지는 알려주지 않습니다.
모델 밖에서는
실제 입력이 임계값 근처에서 흔들리면 출력이 여러 번 전환될 수 있습니다. 같음 근처에서는 잡음과 작은 오프셋이 중요합니다. 다음 수업은 판단에 기억을 더합니다.
피하면 좋은 함정
입력이 같을 때 0 V를 주는 것은 모델의 약속입니다. 실제 비교기의 보장도 “전원의 절반”도 아닙니다.
입력은 3 V인데 기준을 2.5 V에서 3.5 V로 바꿉니다. 출력은…
- 5 V를 유지한다
- 0 V로 바뀐다
- 3 V가 된다
더 읽기
입력이 기준보다 높았다가 낮아졌으므로 비교 판단이 달라집니다.
회로 만들기
입력 2 V와 기준 2.5 V를 설정하고 전원을 켜세요. 음의 차이가 0 V를 고릅니다.
Vout = 0 V
경계 살펴보기
입력 3 V와 기준 2.5 V를 설정하고 전원을 켜세요. 양의 차이 0.5 V가 전체 출력 5 V를 고릅니다.
Vout = 5 V
한 가지 바꾸기
입력을 3 V로 유지하세요. 기준만 2 V에서 3 V를 거쳐 4 V로 이동하세요. 경계를 찾고 되돌아오세요. 이 비교기는 기억하지 않습니다.