Comparador: abaixo, igual, acima
Uma tensão que toma uma decisão
Um comparador compara duas tensões e escolhe uma saída alta ou baixa. A tensão de referência é o alvo de comparação; o limiar é o nível de entrada em que a decisão muda.
BANCADA DE EXPERIÊNCIAS
Muda as definições do circuito, prevê as leituras e verifica um desafio. São modelos educativos; cada lição explica os pressupostos.
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Por que funciona
Comparação ideal não inversora com saídas 0 V e 5 V. A igualdade dá saída baixa por convenção. Desvio, ruído, atraso e carga de saída são omitidos; não representa um circuito integrado específico.
Vin é tensão de entrada, Vref a referência e Vout a saída. A entrada + recebe Vin e a − recebe Vref; os sinais descrevem a comparação, não cargas elétricas. Se Vin > Vref, Vout = 5 V; caso contrário Vout = 0 V. A diferença ΔV = Vin − Vref escolhe o estado, mas não é a tensão de saída.
Dificuldade
Monte · Monte o circuito
Ligue com entrada 2 V e referência 2.5 V. Leia uma saída baixa de 0 V.
Precisa de uma dica?
Vin = 2 V; Vref = 2.5 V → Vout = 0 V
Explore · Explore o limite
Mantenha referência 2.5 V e coloque a entrada exatamente em 2.5 V. Descubra a regra de igualdade do modelo: saída 0 V.
Precisa de uma dica?
Vin = Vref = 2.5 V → Vout = 0 V
Resolva · Resolva o desafio
Mantenha referência 2.5 V e coloque a entrada em 3 V. Faça a saída ficar alta, em 5 V.
Precisa de uma dica?
Vin = 3 V; Vref = 2.5 V → Vout = 5 V
Leituras adicionais e receitas de circuitos
Uma tensão que toma uma decisão
Imagine um sensor de tanque cuja tensão sobe com a água. Um comparador transforma «quanto?» em «acima do limite escolhido?». Mudar a referência escolhe esse limite sem mudar o sensor. O tanque é uma analogia; a experiência compara apenas tensões.
ΔV = Vin − Vref; Vin > Vref → Vout = 5 V; Vin ≤ Vref → Vout = 0 V
A alimentação fixa de 5 V fornece a energia de saída. As entradas só escolhem um estado; uma diferença pequena pode selecionar uma mudança de saída muito maior.
Um padrão útil
Entradas 2.6 V e 4 V produzem a mesma saída 5 V com referência 2.5 V. O comparador informa o lado da fronteira, não a distância a ela.
Além do modelo
Uma entrada real que varia junto do limiar pode causar mudanças repetidas na saída. Ruído e pequenos desvios importam na igualdade; a próxima lição dá memória à decisão.
Um erro que vale evitar
Com entradas iguais, o modelo dá 0 V por convenção. Não é garantia para um comparador real nem «metade da alimentação».
A entrada fica em 3 V e a referência muda de 2.5 V para 3.5 V. A saída…
- fica em 5 V
- muda para 0 V
- torna-se 3 V
Saiba mais
A entrada passou de acima para abaixo da referência; a comparação muda a decisão.
Monte o circuito
Coloque entrada 2 V e referência 2.5 V e ligue. A diferença negativa seleciona 0 V.
Vout = 0 V
Explore o limite
Coloque entrada 3 V e referência 2.5 V e ligue. Uma diferença positiva de 0.5 V seleciona a saída completa de 5 V.
Vout = 5 V
Mude uma variável
Fixe a entrada em 3 V. Varie só a referência de 2 V, passando por 3 V, até 4 V. Encontre a fronteira e volte: este comparador não tem memória.