本章では、オペアンプの代表的回路構成の一つ、コンパレーターについて説明します。

構成と特徴

コンパレーターは、入力電圧が、ある電圧（閾値）以上か以下かを判別するための回路です。
オペアンプ自体が、コンパレーターとなります。

コンパレーターの原理回路を以下に示します。

判定したい電圧（閾値）を－端子に、＋端子に判定したい電圧を与えます。
判定出力を逆にしたい場合は、＋端子に閾値、－端子に判定電圧を与えます。
上記例では、三角波を入力します。
閾値以下では、出力はゼロ（２電源の場合はマイナス振り切り）ですが、閾値を超えると出力はプラス側に振り切ります。
アナログ信号を、デジタル信号化する場合など多岐にわたって使われます。

単純なコンパレーターの問題

コンパレーターは、オペアンプで簡単に精度の良い電圧判定ができるので、大変便利な回路です。
しかし、入力電圧が閾値電圧に非常に近くなると判定に問題が発生します。
それは、信号に混じるノイズです。
オペアンプの増幅率は非常に大きいため、数ｍＶのノイズが信号に混在すると、閾値近辺では出力がプラスマイナスに行ったり来たりします。

これは、誤判定になるのでコンパレーターとして電圧判定したい時には非常に困ります。

ヒステリシス回路

そこで、ノイズ交じりの信号や、変化が遅い信号には、一般的にヒステリシス回路をコンパレータに付加します。
ヒステリシス回路は、非反転増幅器のような負帰還ではなく、出力を＋端子に正帰還する回路です。
Ｒ２を通して＋端子に対し微小正帰還を行うことでヒステリシスを発生させます。



例えば、以下条件で計算すると。
　Ｖｓ＝５（Ｖ）
　オペアンプのプラス側振り切り電圧ＶｏＨ＝１０（Ｖ）
　オペアンプのマイナス側振り切り電圧ＶｏＬ＝０（Ｖ）
　Ｒ１／Ｒ２＝０．１
ヒステリシスの各閾値は、以下の通りとなります。
　Ｖｕｐ　＝　５．５（Ｖ）
　Ｖｄｎ　＝　４．５（Ｖ）
つまり、ヒステリシス幅は、５．５－４．５＝１（Ｖ）で、信号に混じる±１（Ｖ）までのノイズを無視できます。
尚、ヒステリシス幅を大きくとると、ノイズ耐性は高くなりますが、その分判定位置が上下にずれてしまいます。
ヒステリシス回路付きコンパレーターの判定は、本来の判定してほしい閾電圧値とは多少異なるので、ノイズ以上に幅を大きくしないよう注意が必要です。