オペアンプで作るコンパレータ

コンパレータとは、オペアンプの非反転増幅回路において、増幅率を無限大にしたものである。よって、0V〜5Vまで変化するアナログ信号があったとして、それをコンパレータに通すと0Vか5Vのどちらかの信号を出力するようになる。つまり、アナログ信号をデジタル信号のHighかLowへと変換するので、一種のADコンバータとも言える。また、HighかLowへ振り分ける判断(しきい値)は、反転入力に接続する電位で決めることができる。

Low Voltage Comparator Schematic
Low Voltage Comparator Schematic

さて、今回は低電圧でも動作するようなコンパレータ回路を組んでみた。こちらがその回路図である。上段のオペアンプがコンパレータで下段がバイアス回路である。

この回路図では電源電圧の丁度半分をバイアス電位としている。また、非反転入力の信号もバイアス電位が基準となるため、結果として入力信号がプラスの時にHighとなり、マイナス以下ではLowとなる。

オペアンプは低価格な4558でも良いが、4.5V以上の電源が必要である。3.3V電源でも動かせるようにしたいため、低電圧駆動のオペアンプ022を採用した。また、4558などの普通のオペアンプだとLowの出力が0Vにならないが、022はちゃんと0Vまで下がってくれる。

Comaparator Module
Comaparator Module

今回もまた、ブレッドボードで使いやすいようにモジュール化してみた。このコンパレータとSeeeduino XIAO(Arduino互換機)を組み合わせて周波数カウンタを作ってみたのでよかったら参考に。

他にも、コンパレータはこんな使い方があるので参考に。

記事に関するご質問などがあればTwitterへお返事ください。
この記事で紹介した商品
一台あると便利!本格的な発振器
関連記事