电压比较器是什么？详细介绍了解

电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。常用的电压比较器有单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、三态电压比较器等。电压比较器它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。

电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：当”+”输入端电压高于”-”输入端时，电压比较器输出为高电平;当”+”输入端电压低于”-”输入端时，电压比较器输出为低电平;可工作在线性工作区和非线性工作区。工作在线性工作区时特点是虚短，虚断;工作在非线性工作区时特点是跳变，虚断;由于比较器的输出只有低电平和高电平两种状态，所以其中的集成运放常工作在非线性区。从电路结构上看，运放常处于开环状态，又是为了使比较器输出状态的转换更加快速，以提高响应速度，一般在电路中接入正反馈。

电压比较器是集成运放非线性应用电路，他常用于各种电子设备中，那么什么是电压比较器呢?它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。

电压比较器是将一个模拟输入信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较和鉴别的电路。

参考电压为零的比较器称为零电平比较器，也叫过零比较器。按输入方式的不同可分为反相输入和同相输入两种零电位比较器，如图1(a)、(b)所示。

通常用阈值电压和传输特性来描述比较器的工作特性。

阈值电压(又称门槛电平)是使比较器输出电压发生跳变时的输入电压值，简称为阈值，用符号UTH表示。

传输特性是比较器的输出电压uo与输入电压ui在平面直角坐标上的关系。

画传输特性的一般步骤是：先求阈值，再根据电压比较器的具体电路，分析在输入电压由最低变到最高(正向过程)和输入电压由最高到最低(负向过程)两种情况下，输出电压的变化规律，然后画出传输特性。

电压比较器的作用

它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此人们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有：滞回比较器和窗口比较器。运放，是通过反馈回路和输入回路的确定“运算参数”，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。而比较器则不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。电压比较器输入是线性量，而输出是开关(高低电平)量。一般应用中，有时也可以用线性运算放大器，在不加负反馈的情况下，构成电压比较器来使用。

简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此我们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有：滞回比较器和窗口比较器。

运放，是通过反馈回路和输入回路的确定“运算参数”，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。而比较器则不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。电压比较器输入是线性量，而输出是开关(高低电平)量。一般应用中，有时也可以用线性运算放大器，在不加负反馈的情况下，构成电压比较器来使用。

可用作电压比较器的芯片：所有的运算放大器。常见的有LM324 LM358 uA741 TL081\2\3\4 OP07 OP27，这些都可以做成电压比较器(不加负反馈)。LM339、LM393是专业的电压比较器，切换速度快，延迟时间小，可用在专门的电压比较场合，其实它们也是一种运算放大器。

电压比较器原理

比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。

如下图所示，是由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压VOUT与VA、VB及4个电阻的关系式为：VOUT=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2，R3=RF，则VOUT=RF/R1(VA-VB)，RF/R1为放大器的增益。当R1=R2=0，R3=RF=∞时，VOUT=∞。增益成为无穷大，其电路图就形成(B)图的样子，差分放大器处于开环状态，它就是比较器电路。

从上图中可以看出，比较器电路就是一个运算放大器电路处于开环状态的差分放大器电路。

电压比较器和运放的区别

一是应用输入的区别，电压比较器两输入端一个接基准电压另一端接比较电压，运放则是可以单端输入也可平衡输入：二是电压比较器开环增益很大，运放相对较小：电压比较器由于开环增益很大当输入电压高于或低于基准低于是其输出是跳变的(即上升或下降沿很陡)，运放输出则是线性变化，再就是应用中有区别，为了工作稳定可靠，运放一般用负反馈，电压比较器则不加负反馈。电压比较器在电动自行车自行车控制器中经常使用，比如仪表盘上的剩余电量指示发光二极管是电压比较器控制的;采用电压比较器做控制器电路中PWM的锯齿波发生器;采用其中一两个比较器做电路过电流、欠电压保护等。

电压比较器实际就是运算放大器，只是它不接负反馈电阻，它的最大输出可以达到电路为运算放大器提供的工作电压值，当同相输入端电压高于反相端时，比较器输出高电平，当同相端电压低于反相端或者说反相端电压高于同相端时，比较器翻转，输出低电平，可以致全工作电路截止。

这是只指电源负端为地，如果电源负端设定为-XV，则输出的低电平即为-XV，其意义为，翻转时输出电位与负端一致。

电压比较器是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。电压比较器的基本功能是能对两个输入电压的大小进行比较，判断出其中哪一个比较大。比较的结果用输出电压的高和低来表示。

2.电压比较器原理--功能及作用

电压比较器的功能:比较两个电压的大小: 当”+”输入端电压高于”-”输入端时，电压比较器输出为高电平; 当”+”输入端电压低于”-”输入端时，电压比较器输出为低电平。

电压比较器的作用:它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此我们就要对它进行改进。

3.电压比较器原理

比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。

如下图所示，是由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压VOUT与VA、VB及4个电阻的关系式为：VOUT=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2，R3=RF，则VOUT=RF/R1(VA-VB)，RF/R1为放大器的增益。当R1=R2=0，R3=RF=∞时，VOUT=∞。增益成为无穷大，其电路图就形成(B)图的样子，差分放大器处于开环状态，它就是比较器电路。

从上图中可以看出，比较器电路就是一个运算放大器电路处于开环状态的差分放大器电路。

同相放大器电路如下图所示。如果下图中RF=∞，R1=0时，它就变成比较器电路了。下图中的VIN相当于VA。

运放可以做比较器电路，但性能较好的比较器比通用运放的开环增益更高，输入失调电压更小，共模输入电压范围更大，压摆率较高。另外，比较器的输出级常用集电极开路结构，它外部需要接一个上拉电阻或者直接驱动不同电源电压的负载，应用上更加灵活。

这里顺便要指出的是，比较器电路本身也有技术指标要求，如精度、响应速度、传播延迟时间、灵敏度等，大部分参数与运放的参数相同。在要求不高时可采用通用运放来作比较器电路。如在A/D变换器电路中要求采用精密比较器电路。