KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2024

PYTANIE NR 3.
Komparator służy do
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Komparator to układ, którego zadaniem jest porównanie poziomów na dwóch wejściach i wygenerowanie na wyjściu stanu odpowiadającego temu, które napięcie jest większe. Dlatego poprawne jest "porównania dwóch napięć", a nie wzmacnianie, filtrowanie ani sumowanie sygnałów.

Pełne wyjaśnienie:

Komparator jest układem elektronicznym służącym do porównywania dwóch poziomów napięcia (lub ogólniej: dwóch sygnałów analogowych wyrażonych jako napięcie na wejściach). W najprostszym ujęciu sprawdza, czy napięcie na wejściu nieodwracającym jest większe czy mniejsze od napięcia na wejściu odwracającym. Wynikiem porównania jest zwykle sygnał dwustanowy na wyjściu (stan niski/wysoki), przydatny do sterowania dalszymi blokami cyfrowymi lub do sygnalizacji przekroczenia progu.

Odpowiedź "porównania dwóch napięć" jest poprawna, bo oddaje podstawową funkcję komparatora: decyzję progową na podstawie relacji dwóch wartości wejściowych.

  • "wzmacniania sygnału" jest niepoprawne: wzmacnianie (praca liniowa) to typowe zadanie wzmacniacza operacyjnego w konfiguracjach ze sprzężeniem zwrotnym. Komparator zwykle pracuje w trybie przełączającym (nasycenie/stan logiczny), a nie jako układ o zadanym wzmocnieniu liniowym.
  • "filtrowania napięć" jest niepoprawne: filtrowanie realizuje się elementami RC/LC lub filtrami aktywnymi o określonej charakterystyce częstotliwościowej. Komparator sam w sobie nie jest filtrem; może co najwyżej współpracować z filtrem w torze sygnałowym.
  • "sumowania dwóch sygnałów" jest niepoprawne: sumowanie wykonuje się np. wzmacniaczem operacyjnym w konfiguracji sumatora. Komparator nie oblicza sumy, tylko porównuje wartości i przełącza stan wyjścia.

W praktyce komparatory wykorzystuje się m.in. do detekcji przekroczenia progu (np. kontrola napięcia zasilania), detekcji zera, tworzenia układów okienkowych oraz do formowania sygnału. Często spotyka się też komparatory z histerezą (przerzutnik Schmitta), które poprawiają odporność na szum w okolicy progu przełączania.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Komparator to układ, który porównuje napięcia (lub poziomy sygnału) na dwóch wejściach i przełącza wyjście na stan niski/wysoki zależnie od tego, które napięcie jest większe. Działa jak "detektor progu" w torze analogowym.
Układ mierzy napięcia na wejściu "+" i "−". Gdy napięcie na "+" jest większe od "−", wyjście przechodzi w stan wysoki; gdy jest mniejsze, przechodzi w stan niski. W pobliżu progu przełączenia ważne są szumy i ewentualna histereza.
Komparator pracuje głównie jako układ przełączający (dwustanowy), a nie liniowy. Wzmacnianie wymaga stabilnej pracy ze sprzężeniem zwrotnym i określonego wzmocnienia. W komparatorze celem jest decyzja "większe/mniejsze", a nie wierne wzmocnienie przebiegu.
Próg przełączania to wartość napięcia, przy której wyjście zmienia stan. Najczęściej porównuje się napięcie mierzone z napięciem odniesienia. Jeśli sygnał przekroczy odniesienie, następuje przełączenie. W praktyce próg może być modyfikowany przez histerezę.
Komparatory stosuje się m.in. do: detekcji przekroczenia napięcia zasilania, wykrywania zera (zero-crossing), układów okienkowych, zamiany sygnału analogowego na dwustanowy dla wejść cyfrowych oraz generowania prostych sygnałów sterujących.
Wzmacniacz operacyjny jest projektowany do pracy liniowej ze sprzężeniem zwrotnym (wzmocnienie, filtry, sumatory). Komparator jest zoptymalizowany do szybkiego przełączania stanów przy porównaniu wejść. W praktyce różnią się też parametrami wyjścia i zachowaniem przy nasyceniu.
Na wejściach komparatora fizycznie występuje napięcie, więc porównuje on poziomy napięć. Jednak pośrednio może to oznaczać porównanie wielkości mierzonej czujnikiem (np. temperatury, światła), jeśli czujnik zamienia ją na napięcie w torze pomiarowym.
Typowe pomyłki to mylenie komparatora z sumatorem lub filtrem (bo często są w tym samym bloku analogowym) oraz utożsamianie go z wzmacniaczem operacyjnym. W testach warto szukać słów "porównuje", "próg", "większe/mniejsze", "stan wysoki/niski".
Histereza (np. w przerzutniku Schmitta) wprowadza dwa różne progi przełączania dla narastania i opadania sygnału. Dzięki temu, gdy sygnał jest zaszumiony w okolicy progu, wyjście nie "drży" i nie przełącza się wielokrotnie przypadkowo.
Komparator rozpoznasz po logice "porównaj z odniesieniem" i wyjściu dwustanowym (decyzja progowa). Filtr dotyczy pasma częstotliwości i tłumienia/propagacji składowych, a sumator mówi o dodawaniu sygnałów. Słowa klucze: próg, odniesienie, większe/mniejsze.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 81% zdających egzamin. średnio łatwe

Specjaliści zwracają uwagę: "Komparator to układ, którego zadaniem jest porównanie poziomów na dwóch wejściach i wygenerowanie na wyjściu stanu odpowiadającego temu, które napięcie jest większe."

Źródła:

  • Texas Instruments, "LM311 Voltage Comparator" datasheet (opis funkcji komparatora i zasady działania), https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm311.pdf (dostęp: 2026-03-01)
  • Texas Instruments, "LM393 Dual Differential Comparator" datasheet, https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm393.pdf (dostęp: 2026-03-01)
  • Analog Devices, "Comparator Basics / What is a Comparator?" (materiał wprowadzający), https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/comparator-basics.html (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Noty katalogowe popularnych komparatorów (np. LM311/LM393) i opis zasady działania
  • Podstawy elektroniki analogowej: porównanie wzmacniacza operacyjnego i komparatora
  • Ćwiczenia laboratoryjne: komparator z histerezą (przerzutnik Schmitta) i dobór progów

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego