비선형 콤퍼레이터(Comparator : 비교기)에 대해 알아봅시다.
콤퍼레이터를 비선형 회로라고 하니, 선형회로와 비선형회로라는 것이 무엇인지 먼저 알아봅시다.
전자회로는 크게 나누어 보면 아날로그 회로와 디지털 회로로 나뉘어지고, 아날로그 회로는 선형 회로와
비선형 회로로 나뉜답니다.
여기서 선형과 비선형은 회로에 입력된 신호의 값과 출력된 신호의 값이 비례하는 것을 선형(Linear)이라하고,
아날로그 선형회로의 입력 조건을 가진 회로에서 디지털 특성을 출력하거나, 입력신호와 출력신호가 비례관계가
아닌, 선형 입력신호와 무관한 출력을 발생시키는 회로를 비선형(nonlinear)라고 한답니다.
콤퍼레이터(Comparator : 비교기)에 대해 살펴봅시다.
보통 콤퍼레이터(Comparator : 비교기)라 하면 전압 비교기(Voltage Comparator)를 말하게 되는데, 아날로그
입력 전압 레벨을 기준전압 레벨과 비교해서 결과를 출력하는 회로로, 출력은 디지털 신호를 내보내므로 아날로그
회로와 디지털 회로의 인터페이스 회로 또는 비교 검출기로 많이 사용되어진답니다.
또한 입력 레벨을 비교한다고 해서 레벨 콤퍼레이터(Level Comparator) 라고도 한답니다.
콤퍼레이터(Compatator) 구성은 연산증폭기(OP-Amp)와 같이 반전단자(-)와 비반전단자(+)의 입력과 1개의
출력으로 구성되어 있답니다.
대부분의 전압 비교기(voltage Compatator)의 회로 동작은, 한쪽 입력단자에는 기준전압을 입력하고, 다른 한쪽
입력 단자에는 비교되어야 할 전압을 입력하여 전압의 차를 내부 차동증폭기로 증폭하여, 디지털 신호인 High
또는 Low 레벨 신호를 출력하게 된답니다.
전압 비교기(voltage Compatator)의의 출력과 입력 관계는 반전(-)입력의 전위가 비반전(+)입력의 전위보다
크게 되면 Low 레벨을 출력하게 되고, 반대로 반전(-) 입력의 전위가 비반전(+) 전위보다 작게 되면 High 레벨을
출력하게 된답니다.
이와 같은 동작은, 앞서 살펴본 개방루프 연산증폭기의 아주 작은 입력전압에 대해서도 출력이 급격하게 포화되는
특성을 이용한 것이랍니다.
전압 비교기(voltage Compatator)는 검출회로로 많이 사용되어지고 있는데, 대표적인 것이 영전위 검출기와
기준전압에 의한 전위 검출기가 있답니다.
기준 입력전압이 0인 콤퍼레이터(영전위 검출기)의 회로구성과 입출력 특성
기준 입력전압이 Vref인 콤퍼레이터(전위검출기)의 회로구성과 입출력 특성
연산증폭기 즉, OP-Amp 역시 콤퍼레이터로 사용할 수 있지만, OP-Amp는 위상보상을 위한 위상보상 회로가
필요하고, 이러한 위상보상 회로에 의해 출력이 지연되거나, 출력레벨이 원하는 레벨과 다르게 출력될 수도 있답니다.
또한 이러한 문제를 해결하기 위해 위상보상 회로를 제거시 발진이 일어날 수 있답니다.
전압 비교기(voltage Compatator)와 같은 비선형 회로에는 비교기 외에도 슈미트 회로, 절대치 회로, 삼각파 회로,
피크홀드 회로, 샘플 홀드 회로 등 많은 회로가 있답니다.
연산증폭기에 대해서는 여기까지...^^
좀더 깊은 고찰은 시간이 허락하는 대로 알아봅시다.