Mạch so sánh sử dụng khuếch đại thuật toán (op-amp) để so sánh hai điện áp đầu vào:

• V+ (đầu không đảo)
• V− (đầu đảo)

Khi hoạt động, mạch không làm việc ở chế độ tuyến tính mà ở chế độ bão hòa (saturation):

• Nếu \(V + > V -\) → đầu ra lên mức cao (gần bằng \(+ V_{C C}\))
• Nếu \(V + < V -\) → đầu ra xuống mức thấp (gần bằng \(- V_{C C}\))

Chức năng: Mạch cho biết điện áp nào lớn hơn – giống như một công tắc điện áp.

Mạch so sánh được ứng dụng rất rộng rãi trong các thiết bị điện – điện tử:

• Cảm biến mức nước: So sánh điện áp từ cảm biến với điện áp chuẩn để xác định mực nước cao/thấp.
• Đèn tự sáng khi trời tối: So sánh điện áp từ cảm biến ánh sáng (LDR) với ngưỡng để bật/tắt đèn.
• Báo pin yếu: Khi điện áp pin thấp hơn mức ngưỡng, mạch báo hiệu.
• Nhiệt kế điện tử, điều khiển nhiệt độ: So sánh nhiệt độ đo được với nhiệt độ cài đặt.
• Bộ điều khiển tự động: Trong máy lạnh, máy nước nóng, nồi cơm điện...
• Chuyển đổi tương tự – số (ADC): Mạch so sánh là thành phần cơ bản trong các bộ ADC.

a. Xác định hệ số khuếch đại của mạch

Với mạch khuếch đại đảo (inverting amplifier), hệ số khuếch đại \(A_{v}\) được tính bằng công thức:

\(A_{v} = - \frac{R 2}{R 1}\)

Thay giá trị vào:

\(A_{v} = - \frac{20 \textrm{ } \text{k} \Omega}{2 \textrm{ } \text{k} \Omega} = - 10\)

Kết luận: Hệ số khuếch đại là -10. Dấu trừ thể hiện đảo pha (ngược pha 180°).

b. Vẽ tín hiệu lối ra

Tín hiệu vào là:

\(v_{i n} \left(\right. t \left.\right) = 0.2 sin ⁡ \left(\right. 2 \pi \cdot 2 t \left.\right) = 0.2 sin ⁡ \left(\right. 4 \pi t \left.\right) \left(\right. đo\text{n}\&\text{nbsp};\text{v}ị:\&\text{nbsp};\text{V} \left.\right)\)

Tín hiệu ra là:

\(v_{o u t} \left(\right. t \left.\right) = A_{v} \cdot v_{i n} \left(\right. t \left.\right) = - 10 \cdot 0.2 sin ⁡ \left(\right. 4 \pi t \left.\right) = - 2 sin ⁡ \left(\right. 4 \pi t \left.\right)\)

Tín hiệu ra là sóng sin biên độ 2V, tần số 2 Hz, ngược pha với tín hiệu vào.