比较器的性能指标/分类/应用

比较器 - 性能指标

滞回电压：比较器两个输入端之间的电压在过零时输出状态将发生改变，由于输入端常常叠加有很小的波动电压，这些波动所产生的差模电压会导致比较器输出发生连续变化，为避免输出振荡，新型比较器通常具有几mV的滞回电压。滞回电压的存在使比较器的切换点变为两个：一个用于检测上升电压，一个用电压门限(VTRIP)之差等于滞回电压(VHYST)，滞回比较器的失调电压是TRIP 和VTRIP-的平均值。不带滞回的比较器的输入电压切换点为输入失调电压，而不是理想比较器的零电压。失调电压一般随温度、电源电压的变化而变化。通常用电源抑制比表示电源电压变化对换调电压的影响。

偏置电流：理想的比较器的输入阻抗为无穷大，因此，理论上对输入信号不产生影响，而实际比较器的输入阻抗不可能做到无穷大，输入端有电流经过信号源内阻并流入比较器内部，从而产生额外的压差。偏置电流(Ibias)定义为两个比较器输入电流的中值，用于衡量输入阻抗的影响。MAX917系列比较器的最大偏置电流仅为2nA。

超电源摆幅：为进一步优化比较器的工作电压范围，Maxim公司利用NPN管与PNP管相并联的结构作为比较器的输入级，从而使比较器的输入电压得以扩展，这样，其下限可低至最低电平，上限比电源电压还要高出250mV，因而达到超电源摆幅(Beyond-theRail)标准。这种比较器的输入端允许有较大的共模电压。

漏源电压：由于比较器仅有两个不同的输出状态(零电平或电源电压)，且具有满电源摆幅特性的比较器的输出级为射极跟随器，这使得其输入和输出信号仅有极小的压差。该压差取决于比较器内部晶体管饱和状态下的发射结电压，对应于MOSFFET的漏源电压。

输出延迟时间：包括信号通过元器件产生的传输延时和信号的上升时间与下降时间，对于高速比较器，如MAX961，其延迟时间的典型值可对达到4.5ns，上升时间为2.3ns。设计时需注意不同因素对延迟时间的影响，其中包括温度、容性负载、输入过驱动等的影响。

比较器 - 分类

过零电压比较器：典型的幅度比较电路，它的电路图和传输特性曲线如图。

电压比较器：将过零比较器的一个输入端从接地改接到一个固定电压值上，就得到电压比较器，它的电路图和传输特性曲线如图。

窗口比较器：电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成，电路及传输特性图如图。高电平信号的电位水平高于某规定值VH的情况，相当比较电路正饱和输出。低电平信号的电位水平低于某规定值VL的情况，相当比较电路负饱和输出。该比较器有两个阈值，传输特性曲线呈窗口状，故称为窗口比较器。

滞回比较器从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路及传输特性如图。当输入电压vI从零逐渐增大，且VI上限阀值(触发)电平。当输入电压VI>VT时，VT'称为下限阀值(触发)电平。

比较器 - 芯片

常见的芯片有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。

比较器 - 应用

利用四个比较器构成一个电流检测电路电路炉膛，可用于指示输入电流的四种状态，电阻“Shunt”用于将输入电流转换为电压信号，R1和R2用于设置运算放大器的增益，并为比较器提供所需要的基准电压。R4～R7可用来设置不同数字输出状态所对应的检测门限，电路原理如图：

比较器 - 种类

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;

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。

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。

比较器 - 功能

比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。从这一角度来看，也可以将比较器当作一个1位模/数转换器(ADC)。

比较器 - 区别

比较器与运算放大器

窗口比较器电路

运算放大器在不加负反馈时，从原理上讲可以用作比较器，但由于运算放大器的开环增益非常高，它只能处理输入差分电压非常小的信号。而且，在这种情况下，运算放大器的响应时间比比较器慢许多，而且也缺少一些特殊功能，如：滞回、内部基准等。比较器通常不能用作运算放大器，比较器经过调节可以提供极小的时间延迟，但其频响特性受到一定限制，运算放大器正是利用了频响修正这一优势而成为灵活多用的器件。另外，许多比较器还带有内部滞回电路，这避免了输出振荡，但同时也使其不能当作运算放大器使用。

电源电压

比较器与运算放大器工作在同样的电源电压，传统的比较器需要±15V等双电源供电或高达36V的单电源供电，这些产品在工业控制中仍有需求，许多厂商也仍在提供该类产品。但是，从市场发展趋势看，大多数应用需要比较器工作在电池电压所允许的单电源电压范围内，而且，比较器必须具有低电流、小封装，有些应用中还要求比较器具有关断功能。例如：MAX919、MAX9119和MAX9019比较器可工作在1.6V或1.8V至5.5V电压范围内，全温范围内的最大吸入电流仅为1.2μA/1.5μA，采用SOT23、SC70封装，类似的MAX965和MAX9100比较器工作电压可低至1.6V，甚至1.0V，因而非常适合电池供电的便携式产品。