2.2. – Rivelatore di livello
Se la tensione di riferimento VR è diversa da zero, è possibile rilevare quando il segnale di ingresso Vi raggiunge un livello di tensione prestabilito.
Entrambi i diodi zener sono interdetti, cioè l'amplificatore operazionale risulterà in configurazione ad anello aperto (comparatore), quando la corrente IZ risulta nulla. La corrente IZ è data dalla seguente relazione:
La corrente IZ è nulla per un preciso valore ViS, tale che:
Tale valore è il livello di riferimento al quale avviene la commutazione del comparatore, che può essere variato agendo sul rapporto R1/R2 (non dimenticando però che R1 è la resistenza di ingresso del comparatore per il segnale) oppure sul valore della tensione di riferimento VR.
Il funzionamento si riassume nel seguente modo:
Lo stesso circuito può essere realizzato utilizzando un limitatore di precisione, come in figura.
La corrente in uno o l'altro diodo è:
Entrambi i diodi sono interdetti, e l'amplificatore operazionale funziona ad anello aperto, quando la corrente ID risulta nulla:
Tale valore è il livello di riferimento al quale avviene la commutazione del comparatore.
Il funzionamento si riassume nel seguente modo:
La conduzione del diodo D1 si ha quando la tensione di uscita Vo, diventando negativa, porta la tensione del catodo al valore -Vg 1. La tensione ai capi di D1 si ottiene applicando il principio di sovrapposizione degli effetti:
Il diodo entra in conduzione quando Vo, diventando negativa, raggiunge il valore VoL, al quale la tensione sul catodo di D1 raggiunge il valore -Vg 1; per cui:
La conduzione del diodo D2 si ha quando la tensione di uscita Vo, diventando positiva, porta la tensione del catodo al valore +Vg 2. La tensione ai capi di D2 si ottiene applicando il principio di sovrapposizione degli effetti:
Il diodo entra in conduzione quando Vo, diventando positiva, raggiunge il valore VoH, al quale la tensione sull'anodo di D2 raggiunge il valore +Vg 2; per cui:
