コンパレータ
電子工学における コンパレータ (comparator) とは、二つの電圧または電流を比較し、どちらが大きいかで出力が切り替わる素子である。より一般に、二つのデータを比較する装置にも使われる用語である。
次の図のような、モデル的なオペアンプに負帰還をかけていない状態として、コンパレータは説明できる。実用的には、オペアンプの設計においてこのような使われ方は想定されていないのが通常であるため、専用のICを使う。
非反転入力 (V+) の電圧が反転入力 (V−) よりも高ければ、(オペアンプは高利得なので)出力は正の最大電圧に達する。非反転入力 (V+) が反転入力 (V-) よりも低くなれば、出力は負の最大電圧に達する。出力電圧は供給電圧で制限されるので、バランスの取れている正負電源(±VS)がオペアンプに供給されている場合は、次のような動作になる。
Vout = VS sgn(V+ − V−)
ここで sgn(x) は符号関数である。一般的には、正負の供給電圧 VS の絶対値は異なっていることが多い。
Vout <= VS+ when (V+ > V−) else VS− when (V+ < V−).
入力値を同じにするのは、実際には非常に難しい。入力が変化してから出力が変化するまでの速度(オペアンプではスルー・レートと呼ばれる)は、通常は 10ns から 100ns 程度だが、数十μs まで遅くなることもある。
専用の電圧コンパレータチップ、たとえば LM393 は、TTL や CMOS のデジタルロジックに直接接続できるように設計されている。