Компаратор | это… Что такое Компаратор?

У этого термина существуют и другие значения, см. Компаратор (значения).

Аналоговый компаратор на операционном усилителе

Проходная характеристика неинвертирующего компаратора

Компаратор (аналоговых сигналов) (англ. comparator — сравнивающее устройство^[1]) — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логическую «1», если сигнал на прямом входе («+») больше чем на инверсном входе («−»), и логический «0», если сигнал на прямом входе меньше, чем на инверсном входе.

Одно напряжение сравнения двоичного компаратора делит весь диапазон входных напряжений на два поддиапазона. Двоичный логический сигнал (бит) на выходе двоичного компаратора указывает в каком из двух поддиапазонов находится входное напряжение.

Простейший компаратор представляет собой дифференциальный усилитель. Компаратор отличается от линейного операционного усилителя (ОУ) устройством и входного и выходного каскадов:

• Входной каскад компаратора должен выдерживать широкий диапазон входных напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами, вплоть до размаха питающих напряжений, и быстро восстанавливаться при изменении знака этого напряжения.
• Выходной каскад компаратора выполняется совместимым по логическим уровням и токам с конкретным типом входов логических схем (технологий ТТЛ, ЭСЛ и т. п.). Возможны выходные каскады на одиночном транзисторе с открытым коллектором (совместимость с ТТЛ и КМОП логикой).
• Для формирования гистерезисной передаточной характеристики, компараторы часто охватывают положительной обратной связью. Эта мера позволяет избежать быстрых нежелательных переключений состояния выхода, обусловленном шумами во входном сигнале, при медленно изменяющемся входном сигнале.

При подаче эталонного напряжения сравнения на инвертирующий вход, входной сигнал подаётся на неинвертирующий вход и компаратор является неинвертирующим (повторителем, буфером).

При подаче эталонного напряжения сравнения на неинвертирующий вход, входной сигнал подаётся на инвертирующий вход и компаратор является инвертирующим (инвертором).

Несколько реже применяются компараторы на основе логических элементов, охваченных обратной связью (см. , например, триггер Шмитта — не компаратор по своей природе, но устройство с очень схожей областью применения).

При математическом моделировании компаратора возникает проблема выходного напряжения компаратора при одинаковых напряжениях на обоих входах компаратора. В этой точке компаратор находится в состоянии неустойчивого равновесия. Проблему можно решить, если принять доопределение, что, в точке неустойчивого равновесия выходное напряжение компаратора остаётся в предыдущем состоянии.

Реализации

В аналоговой схемотехнике компаратор обычно реализуется на базе операционного усилителя, охваченного резистивной положительной обратной связью.

Компараторы с двумя и более напряжениями сравнения

Строятся на двух и более дифференциальных усилителях.

Компараторы, построенные на двух дифференциальных усилителях, можно условно разделить на двухвходовые и трёхвходовые. Двухвходовые компараторы применяются в тех случаях, когда сигнал изменяется достаточно быстро (не вызывает быстрых переключений состояния выхода, и на выходе генерируют один из потенциалов, которыми запитаны опреационные усилители (как правило — +5В или 0В).

Троичный компаратор

Трёхвходовой (троичный) компаратор имеет два напряжения сравнения. Два напряжения сравнения делят весь диапазон входных напряжений на три нечётких поддиапазона в нечёткой (fuzzy) троичной логике, которым присваиваются три чётких значения в чёткой троичной логике. Двухбитный троичный (2B BCT) логический сигнал (трит) на выходе троичного компаратора указывает в каком из трёх поддиапазонов находится входное напряжение. Логическая часть троичного компаратора выполняет унарную троичную логическую функцию — «повторитель» (F107₃ = F8₁₀). Двухбитный троичный трит (2B BCT) может быть преобразован в трёхбитный трит (3B BCT) или в трёхуровневый трит (3LCT).
Троичный компаратор является простейшим одноразрядным троичным АЦП.
Троичный компаратор является переходником из нечёткой (fuzzy) троичной логики в чёткую троичную логику для решения задач нечёткой троичной логики средствами чёткой троичной логики.
Применяется в прецизионном триггере Шмитта с RS-триггером.
Троичный компаратор низкого качества с двоичными компараторами на цифровых логических элементах применён в троичном индикаторе напряжения источника питания с преобразованием двухбитного трита (2B BCT) в трёхбитный одноединичный трит (3B BCT)^[2].

Многовходовые компараторы

Входной каскад параллельных АЦП прямого преобразования является многоуровневым компаратором. В нём применяются напряжений сравнения, где n — количество битов выходного кода.

Промышленные компараторы

Пример широко известных компараторов: LM311 (российский аналог — КР554СА3), LM339 (российский аналог — К1401СА1). Эта микросхема часто встречается, в частности, на системных платах ЭВМ, а также в системах управления ШИМ контроллеров в блоках преобразования напряжения (например в компьютерных блоках питания с системой питания ATX). Подробнее о них можно узнать из книги «Электроника», О. В. Миловзоров, И. Г. Панков — 2004; «Электронные приборы и усилители», Ф. И. Вайсбурд, Г. А. Панаев, Б. Н. Савельев — 2005

Примечания

1. ↑ Перевод из «Англо-русского словаря по вычислительной технике и программированию» ABBYY Lingvo
2. ↑ Простые устройства на микросхеме К155ЛА3

Ссылки

• Аналоговые компараторы, теория работы

Что такое компараторы | Определение, основные понятия

Документация JDK 19 — Главная

1. Главная
2. Ява
3. Java SE
4. 19

Обзор

• Прочтите меня
• Примечания к выпуску
• Что нового
• Руководство по миграции
• Загрузить JDK
• Руководство по установке
• Формат строки версии

Инструменты

• Технические характеристики инструментов JDK
• Руководство пользователя JShell
• Руководство по JavaDoc
• Руководство пользователя средства упаковки

Язык и библиотеки

• Обновления языка
• Основные библиотеки
• HTTP-клиент JDK
• Учебники по Java
• Модульный JDK
• Руководство программиста API бортового регистратора
• Руководство по интернационализации

Технические характеристики

• Документация API
• Язык и ВМ
• Имена стандартных алгоритмов безопасности Java
• банок
• Собственный интерфейс Java (JNI)
• Инструментальный интерфейс JVM (JVM TI)
• Сериализация
• Проводной протокол отладки Java (JDWP)
• Спецификация комментариев к документации для стандартного доклета
• Прочие характеристики

Безопасность

• Руководство по безопасному кодированию
• Руководство по безопасности

Виртуальная машина HotSpot

• Руководство по виртуальной машине Java
• Настройка сборки мусора

Управление и устранение неполадок

• Руководство по устранению неполадок
• Руководство по мониторингу и управлению
• Руководство по JMX

Client Technologies

• Руководство по специальным возможностям Java

Компаратор величин в цифровой логике

Цифровой компаратор величин представляет собой комбинационную схему, которая сравнивает два цифровых или двоичных числа , чтобы выяснить, является ли одно двоичное число равным, меньшим или большим, чем другое двоичное число. Мы логически разрабатываем схему, для которой у нас будет два входа, один для A, а другой для B, и три выходных клеммы, одна для условия A > B, одна для условия A = B и одна для условия A < B.

1-битный компаратор величин:

Компаратор, используемый для сравнения двух битов, называется однобитным компаратором. Он состоит из двух входов, каждый для двух однобитных чисел, и трех выходов для генерации меньше, равно и больше, чем между двумя двоичными числами.

Таблица истинности для 1-битного компаратора приведена ниже:  

Из приведенной выше таблицы истинности логические выражения для каждого выхода могут быть выражены следующим образом: 

 A>B: AB'
А<В: А'В
А=В: А'В' + АВ 

Из приведенных выше выражений можно вывести следующую формулу:

Используя эти логические выражения, мы можем реализовать логическую схему для этого компаратора, как показано ниже:

Логическая схема неверна Компаратор битовой величины:

Компаратор, используемый для сравнения двух двоичных чисел, каждое из двух битов, называется 2-битным компаратором величины. Он состоит из четырех входов и трех выходов для генерации меньше, равно и больше, чем между двумя двоичными числами.

Таблица истинности для 2-битного компаратора приведена ниже:

Из вышеприведенной таблицы истинности K-карта для каждого выхода может быть составлена ​​следующим образом:

-maps логические выражения для каждого выхода могут быть выражены следующим образом:

 A>B:A1B1' + A0B1'B0' + A1A0B0'
A=B: A1’A0’B1’B0’ + A1’A0B1’B0 + A1A0B1B0 + A1A0’B1B0’
   : A1’B1’ (A0’B0’ + A0B0) + A1B1 (A0B0 + A0’B0’)
   : (A0B0 + A0’B0’) (A1B1 + A1’B1’)
   : (A0 Ex-Nor B0) (A1 Ex-Nor B1)
A
 Используя эти логические выражения, мы можем реализовать логическую схему для этого компаратора, как показано ниже:
 4-битный компаратор величины: 
 Компаратор, используемый для сравнения двух двоичных чисел, каждое из четырех битов, называется компаратором. 4-битный компаратор величин. Он состоит из восьми входов, каждый для двух четырехбитных чисел, и трех выходов для генерации меньше, равно и больше, чем между двумя двоичными числами.
 В 4-битном компараторе условие A>B возможно в следующих четырех случаях:  
  
 Если A3 = 1 и B3 = 0
 Если A3 = B3 и A2 = 1 и B2 = 0
 Если A3 = B3, A2 = B2 и A1 = 1 и B1 = 0
 Если A3 = B3 , A2 = B2, A1 = B1 и A0 = 1 и B0 = 0
 Аналогично условие для A
 Если A3 = 0 и B3 = 1
 Если A3 = B3 и A2 = 0 и B2 = 1
 Если A3 = B3, A2 = B2 и A1 = 0 и B1 = 1
 Если A3 = B3, A2 = B2, A1 = B1 и A0 = 0 и B0 = 1
 Условие A=B возможно только тогда, когда все отдельные биты одного числа точно совпадают с соответствующими битами другого числа.
 Из приведенных выше утверждений логические выражения для каждого выхода могут быть выражены следующим образом:
 AA, 831331 r: (A3 EioNor 33)A2132′ a (A3 Ex-Nor 133) (A2 Ex-Nor 132)A131′ a ( A3 Ex-Nor 33) (A2 ENor132) (Al Ex-Nor 31)A01301  
 ,13: A3'03 a (A3 Ex-Nor 33)A211:12 a (A3 Ex-Nor 83) (A2 Ex-Nor 132 )Ar131 a (A3 Ex-Nor 33) (A2 Ex-Nor32) (Al Ex-Nor 131)A0N30  
 A=B: (A3 Ex-Nor B3) (A2 Ex-Nor 82) (Al Ex-Nor BI) (AO Ex-Nor BO)
 Используя эти логические выражения, мы можем реализовать логическую схему для этого компаратора как указано ниже: 
 ПРИМЕЧАНИЕ: 
 Тогда для n- битового компаратора количество комбинаций, для которых
  A = B , равно 2  2n  – 2  n  )/2  
 Каскадный компаратор: 
 Компаратор, выполняющий операцию сравнения более чем с четырьмя битами путем каскадирования двух или более 4-битных компараторов, называется каскадным компаратором.