Vergleicherschaltungen

Vergleicherschaltungen sind elektrotechnische Schaltungen, die zwei analoge Eingangssignale vergleichen und ein digitales Ausgangssignal liefern, das angibt, welches Eingangssignal größer ist. Sie werden entweder mit Operationsverstärkern in Komparatorschaltungen oder mit dedizierten Komparator-ICs realisiert. Typische Ausgangsstufen sind push-pull oder Open-Collector/Open-Drain, letzteres erfordert einen Pull-up-Widerstand.

Funktionsweise und Typen: Bei einem einfachen Komparator gilt: V+ größer als V- führt zu einem hohen Ausgangpegel, andernfalls zu einem niedrigen Pegel. Der Schwellwert wird durch die Referenzspannung am einen Eingang bestimmt. Um unerwünschte Schmittschnapp- oder Oszillationen durch Rauschen zu vermeiden, kommen oft positive Rückkopplungsschleifen zum Einsatz, die als Schmitt-Trigger-Hysterese bekannt sind. Es existieren auch Fenstervergleicher, die zwei Referenzen benötigen, sowie Spezialtypen mit integriertem Hysterese-Verhalten.

Typische Anwendungen: Vergleicherschaltungen dienen als Zero-Crossing-Detektoren, Level-Shifter, Frontends für analoge zu digitale Umwandlung, Regelung von Timer- oder PWM-Signalen, sowie in Mess- und Steuerungssystemen wie Drehzahl- oder Lichtschrankenanwendungen. Window- oder mehrstufige Komparatoren ermöglichen komplexere Schwellenlogiken.

Konstruktion und Praxishinweise: Wesentliche Parameter sind Propagationsverzögerung, Eingangs-Common-Mode-Bereich, Versorgungsbereiche, Rausch- und Offset-Anteile sowie Auslasswerte des Ausgangs. Open-Collector-Ausgänge benötigen Pull-ups; bei Single-Supply-Designs empfiehlt sich oft eine Komparator-Variante mit Rail-to-Rail-Eingängen. Entkopplung der Versorgung, Berücksichtigung der Eingangsspannung außerhalb des Common-Mode-Bereichs und ESD-Schutz sind wichtige Praxisaspekte.