Komparator  (7.549 Angebote unter 29.255.440 Artikeln)Zum Expertenwissen

Der Komparator als Schaltung zum Vergleichen von elektrischen Werten

Ein Komparator wird dazu verwendet, verschiedene technische Größen miteinander zu vergleichen und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs bestimmte Aktionen hervorzurufen bzw. die Ergebnisse auszugeben. Aus diesem Grund wird er auch als Vergleichs-IC bezeichnet. Komparatoren werden sowohl in der Analogtechnik als auch in der Digitaltechnik als elektronische Schaltungen eingesetzt, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen können. Häufig dienen sie dazu, einen Ist-Wert mit einem Sollwert zu vergleichen und abhängig vom Ergebnis eine elektrische Einheit zu steuern. Durch den Vergleich eines Ist-Wertes mit einem vorgegebenen Sollwert kann eine Art Regelkreis aufgebaut werden, um eine elektrische Einheit innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches zu betreiben. Ein Komparator verfügt in der Analogtechnik häufig über einen eingebauten Signalverstärker, während in der Digitaltechnik hauptsächlich Logikbausteine als Komparatoren eingesetzt werden. Sowohl in der Analogtechnik als auch in der Digitaltechnik spielt bei einem Komparator die Reaktionszeit häufig eine große Rolle. Diese ist im Wesentlichen abhängig von der Bandbreite der verwendeten Schaltung.

Komparatoren in der Analogtechnik

Ein Komparator in der Analogtechnik besteht grundsätzlich aus einem Verstärkerteil, den sogenannten Differenzverstärker. Dieser Differenzverstärker besitzt in der Regel zwei Eingänge sowie einen Ausgang. Letzterer dient dazu, Informationen darüber zu liefern, welcher Pegel am welchen Eingang des Verstärkers höher ist. Die Eingänge bestehen aus einem positiven und einem negativen Eingang. Das Ganze funktioniert so, dass sich der Pegel am Ausgang immer dem höheren Eingangspegel nähert. Bei einem höheren Eingangspegel am positiven Eingang des Differenzverstärkers liefert der Ausgang ebenfalls eine positive Versorgungsspannung, während im umgekehrten Fall der Ausgang sich der Eingangsspannung am negativen Eingang nähert. Auf diese Weise kann quasi am Ausgangspegel sofort festgestellt werden, welcher Eingangspegel höher ist. Diese analogen Komparatoren werden beispielsweise eingesetzt, um zwei Eingangssignale miteinander zu vergleichen und aus dem Ergebnis eine Entscheidung über einen Schaltvorgang zu treffen. Auch als Triggerschaltungen sowie zur Strombegrenzung in Schaltnetzteilen kommen Komparatoren als Schaltungselemente zum Einsatz.

Der Komparator in der Digitaltechnik

Natürlich können auch in der Digitaltechnik entsprechende Signale miteinander verglichen werden. Hierbei werden mehrere Arten von Komparatoren eingesetzt. Der sogenannte Identitäts-Komparator beispielsweise vergleicht die Werte zweier Bits miteinander und liefert Informationen darüber, ob diese gleiche Pegel besitzen oder nicht. Der Größen-Komparator geht einen Schritt weiter und liefert nicht nur Informationen über die Gleichheit mehrerer Bits bzw. Bytes, sondern kann darüber hinaus feststellen, welcher Wert höher ist. Wenn Zahlen anhand von mehreren Bits dargestellt werden sollen, hat die Erste einen höheren Wert als die Zweite. Anhand dieser Tatsache kann der Komparator feststellen, ob der Wert des ersten Bits höher ist, wenn dieses gesetzt ist.
Eine Erweiterung des Größen-Komparators stellt der sogenannte n-Bit-Größen-Komparator dar, der mehr als 2 Bits verarbeiten und das Ergebnis bezüglich der Größe der Eingangssignale darstellen kann.

Die Bauformen und Pinanzahlen von Komparatoren als integrierte Schaltungen

Der Komparator wird in der Regel als integrierte Schaltung eingesetzt, unabhängig davon, ob es sich um eine analoge oder digitale Schaltung handelt. Die Pinanzahl der integrierten Schaltung hängt natürlich von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise dem Funktionsumfang, ab. Auch in der SMD-Technik werden Komparatoren in den Gehäuseformen MSOP, SOIC oder SOT eingesetzt, während beim Einsatz von analogen Bauteilen hauptsächlich DIL-Gehäuse zum Einsatz kommen.